Полимеры окружают нас повсюду, большинство предметов общего употребления изготовлены именно из них. Существует несколько видов полимерных материалов. Об их особенностях, свойствах и характеристике поговорим далее.

Классификация полимерных материалов и изделий

Полимерные материалы объединяют в себе несколько групп пластика синтетического происхождения. Среди них отметим:

• полимерные вещества;
• пластмассовые составы;
• ПКМ - полимерные композитные материалы.

В каждой из перечисленных групп присутствует полимерное вещество, с помощью которого можно определить характеристику того или иного состава. Полимеры являются высокомолекулярными веществами, в которые вводят специальные добавки, то есть стабилизаторы, пластификаторы, смазки и т.д.

Пластмасса - является композиционным материалом, в основе которых лежит полимер. Кроме того, в их составе содержится наполнитель дисперсного или коротковолокнистого типа. Наполнители не склонны к образованию непрерывных фаз. Различают два вида пластмассовых веществ:

• термопластик;
• термоактивы.

Первый вариант пластмасс склонен к расплавлению и дальнейшему использованию, второй вариант пластмассы не склонен к расплавлению под воздействием высокой температуры.

В соотношении со способом полимеризации, пластмассы добывают с помощью:

• поликонцентрирования;
• полиприсоединений.

Рассматривая виды полимерных веществ, выделим:

1. Вид полиоэфинов - полимеры с одинаковой химической природой относятся к данной разновидности полимеров. В их составе присутствует два вещества:

• полиэтиленовое;
• полипропиленовое.

Каждый год, в мире производят более ста пятидесяти тонн таких полимеров. Среди преимуществ полиоэфинных веществ отметим:

• устойчивость перед окислителями и разрывом;
• механическая стойкость;
• отсутствие усадки;
• изменение свойств при необходимости.

Если сравнивать полиоэфины с другими типами полимерных веществ, то первые отличаются наибольшей экологической безопасностью. Для их изготовления и переработки материалов необходимо минимальное количество энергии.

2. Полиэтилен широко распространен в процессе упаковки любых изделий. Среди преимуществ использования данного материала отметим широкую сферу применения и отличные эксплуатационные характеристики.

Строение полиэтилена довольно простое, поэтому он легко кристаллизуется.

Полиэтиленовые вещества с высоким давлением. Данный материал отличается наличием легкого матового блеска, пластичностью, наличием волнообразной текстуры. Данный вид пленки отличается высокой механической стойкостью, устойчивостью перед ударами и разрывом, прочностью даже при морозе. Для его размягчения потребуется наличие температуры около ста градусов.

Полиэтиленовые вещества с низким давлением. Пленки такого типа имеют жесткую, прочную основу, которая отличается меньшей волнообразностью, по сравнению с предыдущим вариантом полиэтилена. Для стерилизации данного вещества используется пар, а температура его размягчения составляет более ста двадцати одного градуса. Несмотря на наличие высокой стойкости перед сжатием, пленка отличается более низкими характеристиками стойкости перед ударом и разрывом. Однако, среди их преимуществ также отмечают стойкость перед влагой, химическими веществами, жиром, маслом.

Использование полиэтилена при комнатной температуре позволяет получить более мягкую и гибкую его текстуру. Однако, в морозных условиях, данные характеристики сохраняются. Поэтому полиэтилены используются для хранения замороженной продукции. Однако, при повышении температуры до ста градусов тепла, характеристики полиэтилена изменяются, он становится непригодным к использованию.

Полиэтилен низкого давления используется при изготовлении бутылок и для упаковки разного рода веществ. Он обладает отличными эксплуатационными характеристиками.

Полиэтилен высокого давления более широко применим как упаковочный полимер. У него присутствует низкая кристалличность, мягкость, гибкость и доступная стоимость.

3. Полипропилен - материал у которого присутствует отличная прозрачность, высокая температура расплавления, химическая стойкость и устойчивость перед влагой. Полипропилен способен пропускать пар, неустойчив перед кислородом и окислителями.

4. Поливинилхлорид - довольно хрупкий и не эластичный материал, который чаще всего используется в качестве добавки к полимерам. Отличается дешевой стоимостью, высоковязким расплавом, термической нестабильностью, а при нагреве, склонен выделять токсичные вещества.

Технология производства полимерных материалов

Изготовление полимеров - довольно сложный процесс, для выполнения которого следует учитывать многие технические моменты работы с данными материалами. Различают несколько разновидностей технологий изготовления материалов на полимерной основе. Полимерные материалы, изделия, оборудование, технологии, методы:

• вальцево-каландровый метод;
• применение трехкомпонентной технологии;
• использование экструзии термопластиковых изделий;
• метод литья полимеров крупной, средней и маленькой формы;
• формирование полистирольных веществ;
• изготовление плит из пенополистирола;
• выдувной метод;
• изготовление изделий на основе ППУ.

Самыми популярными методами производства изделий из полимерных материалов являются выдув и термоформировка. Для выполнения первого метода главными исходными материалами выступает полиэтилен и полипропиленовые составы. Среди основных характеристик полиэтилена отметим быструю усадку, стойкость к температурной нестабильности. С помощью выдува формируются изделия объемной формы.

С помощью термической формировки удается сделать пластиковую посуду. В таком случае, процедура изготовления изделий состоит из трех этапов. Вначале определяют количество пластика, далее он помещается в предварительно подготовленную форму, далее производится его расплавливание. Пластмасса устанавливается под прессом, далее она закрывается. В формирующей станции изделия доводится до нужной формы, на следующем этапе производится его охлаждение и затвердение. Далее изделие извлекают из формы и выбрасывают в специальный резервуар.

Использование современного оборудования для изготовления пластмассовых изделий, позволяет получить вещество, отличающееся прочностью, длительностью эксплуатации.

Выделяют оборудование автоматизированного типа, с его помощью также производят полимерные вещества. В таком случае, в процессе работы над полимерными изделиями человеческий фактор практически отсутствует вся работа проводится специальными роботами.

С помощью применения автоматизированного оборудования удается получить вещества, отличающиеся более высоким качеством, широким ассортиментом продукции и снижением расходов на их изготовление.

Различают огромное количество изделий из полимерных материалов. Они различаются между собой по величине, способу изготовления, составу, Для изготовления полимеров используют вещества в виде:

• натуральных полиамидов с содержанием стекловолокна;
• полипропиленов, которые делают изделия стойкими перед морозом;
• поликарбонатов;
• полиуретана;
• ПВХ и т.д.

Кровельные полимерные материалы и изделия в строительной отрасли

Любая кровля должна быть долговечной и надежной. Довольно популярными отделочными материалами для кровли являются изделия на основе полимерных материалов. Среди преимуществ их использования отметим:

• высокую степень эластичности;
• надежность;
• отличную прочность;
• стойкость перед растяжением и механическими повреждениями;
• установка практически в любом климатическом регионе;
• легкий монтаж и простая эксплуатация;
• длительность эксплуатации.

Использование мембранной кровли полимерного состава основывается на механическом креплении сначала теплоизоляционного и гидроизоляционного слоев. С помощью мембраны удается создать различные по форме и конфигурации кровли зданий.

Выделяют несколько видов полимерных мембран в зависимости от их состава и основных характеристик:

• поливинилхлоридные мембраны, в составе которых присутствуют дополнительные наполнители;
• мембраны на основе пластичных полиэфинов;
• мембраны, в составе которых присутствует этиленпропилендиенпономер.

Первый вариант мембраны отличается особой популярностью. Основным составляющим веществом мембраны является поливинилхлорид и разного рода добавки. С их помощью состав становится более устойчив перед низкой температурой. В качества армирования пленки используется сетка из полиэстера. Она делает изделие более прочным и стойким к разрыву. Именно с помощью данных характеристик удается обеспечить механическое крепление пленки.

Если рассматривать недостатки ПВХ мембран, то стоит отметить потерю их эластичности, по прошествии определенного периода эксплуатации. Так как, добавки, присутствующие в их составе со временем теряют свойства. Кроме того, данный материал ни в коем случае не используется с гидроизоляторами на битумной основе, они между собой несовместимы. Длительность эксплуатации ПВХ мембран составляет не более тридцати лет.

Мембраны на основе термопластичных полиэфинов содержат в составе каучук и особые вещества, улучшающие их пожарную безопасность. В данном материале удается удачность скомбинировать пластичность и резину. Среди их преимуществ отметим:

• совместимость с веществами на битумной основе;
• длительность эксплуатации, не нуждаются в ремонте до сорока лет;
• существует возможность ремонта поверхности, при необходимости;
• легки в монтаже;
• более длительный срок эксплуатации, по сравнению с материалами на основе ПВХ.

Среди недостатков отметим только более высокую стоимость такой кровли. Которая вполне перекрывается всеми ее достоинствами.

Мембраны на основе ЭПДМ отличаются отличной стойкостью перед климатическими изменениями, эластичностью и длительностью эксплуатации.

Среди большого количества полимерных строительных материалов и изделий, к особой группе относят наличную полимерную кровлю. Среди преимуществ ее применения, отмечают:

• отличные гидроизоляционные характеристики;
• высокий уровень прочности;
• стойкость к изменению температуры;
• высокий уровень морозостойкости;
• отсутствие стыков;
• высокая стойкость к механическим повреждениям и износу;
• стойкость перед гниением;
• разнообразие цветовых решений;
• легкость выполнения монтажных работ;
• срок эксплуатации составляет около пятнадцати лет.

Полимерная кровля наливного характера очень схожа с мембраной, однако, они различаются в технологии монтажа материала. В зависимости от технологии наливки кровли она бывает:

• полимерной;
• полимерно-резиновой.

Первый вариант более распространен из-за наличия в нем огромного количества преимуществ. Для нанесения данного типа кровли потребуется налить состав на поверхность и равномерно распределить его с помощью кисти или валиком. Главным преимуществом данной кровли является полная ее герметичность, эластичность и монолитность.

В соотношении с технологией установки наливной кровли, она бывает:

• армированной;
• неармированной;
• комбинированной.

Наливная кровля с армированием содержит в своем составе цельную битумную эмульсию и дополнительное армирование с помощью стеклоткани. Неармированное покрытие состоит из эмульсионного материала, который наносится непосредственно на кровлю, толщиной около 1 мм. Комбинированный вариант предполагает использование полимерных мастик, гидроизоляционных материалов рулонного типа, верхнего слоя, в составе которого присутствует каменная крошка, гравий и краска на влагостойкой основе. Нижний слой кровли содержит подкладку в виде недорогого рулонного материала. При этом, армирование обеспечивается верхним слоем из каменной крошки.

В составе полимерной наливной кровли присутствует:

• композиции полимерного типа;
• наполнители, повышающие эксплуатационные характеристики материала;
• грунтовка, с помощью которой выполняется подготовка основания перед нанесением кровли;
• армирующий состав - полиэфирное волокно или стеклоткань.

Довольно распространенным вариантом является использование кровли на основе полиуретана. Она отлично ложится на поверхность и легко устанавливается на сложных участках вблизи дымохода или телевизионной антены. Полиуретан делает кровлю схожей с резиной, он придает ей таких качеств как стойкость к перепаду температур, длительность эксплуатации.

Еще одним вариантом полимера на органической основе, используемого в процессе ремонта и изготовления наливной кровли, является полимочевина. Среди ее преимуществ отметим:

• очень быстрая полимеризация, для хождения по кровле достаточно подождать один час после нанесения материала;
• способность проводить работы при температуре до -16 и высокой влажности;
• отличные электроизоляционные характеристики;
• стойкость перед ультрафиолетовым излучением;
• пожарная безопасность и стойкость перед высокой температурой;
• длительность эксплуатации;
• экологическая безопасность.

Применение полимерных материалов и изделий связано с разными отраслями промышленности и общественности. Использование полимочевины особо актуально в регионах с нестабильным климатом и резкими изменениями температурного режима.

Производство полимерных изделий включает в себя изготовление разных бытовых и технических предметов. К примеру, наиболее ходовыми товарами являются емкости для жидкостей, формы для заливки бетона или пищевых продуктов, а также различные ленты для упаковки товаров.

Бизнес может быть направлен на одну определенную сферу производства или сразу на несколько, в зависимости от количества технологического оборудования и общих масштабов мощностей. Идеальным вариантом будет сотрудничество с предприятием, которое занимается бытовой техникой, продажей строительных материалов или мелких товаров.

Обычно их сфера деятельности нуждается в полимерах, а конкретно в упаковочной пленке. Как показывает практика и аналитическая статистика, лучше всего начинать данный бизнес именно с пленки и пластиковой посуды, а по мере дальнейшего развития бизнеса развивать производство. При правильной организации бизнеса вполне реально добиться рентабельности около 15-ти процентов.

Аренда помещения для бизнеса.

Для промышленного производства необходимо наличие свободных площадей. Производственный комплекс по производству полимерных изделий можно оборудовать на 400 квадратных метров. Для этой цели отлично подойдут небольшие ангары, сельскохозяйственные помещения, гаражи или любые одноэтажные постройки с конкретной площадью.

При выборе стоит учитывать наличие коммуникаций, а именно системы вентиляции, водоснабжение, газоснабжение, в том числе и высоковольтная линия 380В. Конкретных требований к рабочему пространству нет, все зависит от объемов производства и количества рабочего персонала.

Средняя стоимость площади по Московской области составляет не мене 5800 рублей за кв. м. в год, соответственно общая: 400 х 5 800 = 2 320 000 рублей. После подписания договора и всех сопутствующих бумаг необходимо взяться за подготовку помещения к размещению оборудования, в частности подготовить систему вентиляции, крепежи, свободное место и прочее.

Закупка необходимого оборудования.

Производство полимеров невозможно без технологически сложного и объемного оборудования. Это системы конвейеров, печи, прессы, компрессоры и прочее.

Основные системы и агрегаты для производства:

Экструзионная машина - 110 000 рублей;
- машина для резки пленки - 56 000 рублей;
- вырубной пресс - 40 000 рублей;
- воздушный компрессор - 12 000 рублей;
- печь на газу - 70 000 рублей;
- вспомогательные инструменты и оборудование - 10 000 рублей;

Стоимость каждого станка посчитана исходя из средних данных каталогов по крупным регионам России. Суммарные растраты на оборудование: 110 000 + 56 000 + 40 000 + 12 000 + 70 000 + 10 000 = 298 000 рублей, в стоимость не входит сумма необходимая на установку и настройку систем.

Рабочий персонал и закупки сырья для предприятия.

Бизнес по изготовлению полимерных изделий нуждается в квалифицированных рабочих, которые смогут поддерживать стабильное производство, тем самым демонстрируя лицо компании. Это должны быть люди в первую очередь с опытом и знаниями. На первое время сойдет небольшой штат рабочих, достаточно: 2-х разнорабочих, технолога, управляющего станками и упаковщика-грузчика. При выборе стоит тщательно проверять людей, так как от качества работы будет зависеть наличие стабильного спроса и размер прибыли.

Средние зарплаты в Москве и по Московскому округу:

Разнорабочие - 28 000 рублей;
- инженер-технолог - 45 000 рублей;
- управляющий ЧПУ - 38 000 рублей;
- грузчик-упаковщик - 30 000 рублей;

Суммарные затраты по зарплате работников: 56 000 (2 человека) + 45 000 + 38 000 + 30 000 = 169 000 рублей в месяц, за один год: 169 000 х 12(месяцев) = 2 028 000 рублей, без вычета премий, больничных или отпускных.
В плане закупок сырья понадобиться систематическая поставка пластиковых гранул, которые изготавливаются из переработанного пластика. Это позволит существенно сэкономить растраты по производству, так как оборудование по переработке сырья стоит достаточно не дешево. Закупка готовых гранул стоит около 15 000 рублей за тонну, в зависимости от цвета материала.

Технология производства.

Купленное сырье в виде разноцветных гранул поступает в емкость для переплавки. Далее бадья перемещается в специальную печь на газу, где разогревается до определенной температуры. Разогретую жидкость разливают ровными листами, которые не застывают, а находятся в виде резины. Пройдя термическую обработку, полимерный материал подходит к вырубному прессу. Данное устройство отбивает изделие определенной формы.

Сделанные заготовки передвигаются к пункту обработки, где специалисты разнорабочие исправляют все возможные мелкие дефекты, в виде лишних следов пластика от пресса и прочее. Обработанная продукция поступает к сортировщикам, которые занимаются упаковкой для последующей ее реализации.

Продвижение бизнеса и реклама.

Правильный подход к рекламе позволит в скором времени раскрутить собственный бизнес. Для данной специфики производства существуют свои методы рекламы. Однако невозможно обойтись без наличия собственного интернет сайта. Веб ресурс открывает возможности для предоставления клиенту более детальной информации о производстве. На сайте может быть расположен каталог продукции, контактные данные, отзывы и прочее. Создание и развитие сайта обойдется примерно в 120 000 рублей, в эту сумму уже входит начальное продвижение контента.

Также стоит уделить внимание рекламе в объявлениях, к примеру, можно опубликовать свою рекламу в популярном строительном или торговом журнале, а также выставить объявление в местную газету. Естественно стоимость на услуги подобного рода зависит от конкретных тарифов прессы и запросов главной редакции.

План сбыта полимерной продукции и возможные сроки окупаемости.

Полимерные изделия применяются практически в любой сфере производства. Прежде всего, это полимерная пленка, которую используют для разных целей, начиная с упаковки продуктов и заканчивая обустройством теплиц и парников в сельском хозяйстве. Большим преимуществом будет наличие контактов с крупными производствами или торговым предприятиями, которые нуждаются в подобной продукции. Также основным направлением сбыта будут розничная и оптовая торговля. Полимерная продукция очень широкое понятие, и может включать в себя множество бытовых и технических изделий, например полимерные формы для бетона пользуются большой популярностью из-за своей простоты использования и наличия разнообразных форм.

Сумма доходов по данному бизнесу может варьироваться от 50-ти до 100 тыс. рублей в неделю, соответственно за один месяц прибыль составит 100 х 4 (недели) = 400 000 рублей, за год 400 000 х 12 (месяцев) = 4 800 000 рублей без учета налогов и различных выплат. Общие затраты по данному бизнесу в первый год составляют около 4 781 000 рублей, соответственно чистый доход будет около 4 800 000 - 4 781 000 = 19 000 рублей в год, что довольно приемлемо, так как с таким типом бизнеса, чтобы выйти в ноль может потребоваться от нескольких месяцев, до 2-3-х лет. Исходя из расчетных данных можно с уверенностью заявить, что бизнес по производству полимерных изделий сможет окупиться уже на 12 - 14 месяцев.

Назад

Вперед -

Процессу переработки предшествуют выбор материала для изготовления каждого изделия, базирующийся на анализе условий его эксплуатации, конструирование изделия, выбор метода формования и оборудования, создание технол. оснастки и определение оптим. параметров процесса формования. Одновременно должен решаться вопрос утилизации отходов произ-ва.

Технол. процесс переработки включает контроль качества исходного материала или его компонентов, подготовит. операции, в ряде случаев формирование заготовки изделия, собственно формование изделия, последующие мех. и разл. рода обработки, обеспечивающие улучшение или стабилизацию св-в материала или изделия, нанесение покрытий на изделие, контроль качества готового изделия и его упаковку.

Осн. параметры процессов переработки-т-ра, и время. Нагревание приводит к увеличению податливости материала при формовании путем перевода его в вязкотекучее или эластическое состояние, к ускорению диффузионных и релаксац. процессов, а для - к послед. материала. обеспечивает уплотнение материала и создание изделий требуемой конфигурации, оказывает сопротивление внутр. силам, возникающим в материале при формовании вследствие температурных градиентов и градиентов , способствует выделению летучих продуктов. Временные параметры процесса переработки выбираются с учетом протекающих в материале физ. и хим. процессов. Оптим. параметры рассчитывают или выбирают по результатам анализа технол. св-в полуфабрикатов и изделий, физ. модели формования с учетом накопленного статистич. опыта.

Переработка основана на их способности при нагр. выше т-ры стеклования переходить в эластическое, а выше т-ры текучести и т-ры плавления-в и затвердевать при охлаждении ниже т-ры стеклования и т-ры . При переработке и происходит хим. взаимод. между (соотв. и )с образованием нового, высокомол. материала, находящегося в термостабильном состоянии и практически не обладающего р-римостью и плавкостью (см. , а также ). В нек-рых случаях (гл. обр. при переработке ) для облегчения с ингредиентами и дальнейшего формования изделий проводят предварит. .

Деформирование в эластическом состоянии и при течении сопровождается ориентацией и надмолекулярных образований, а после прекращения деформирования и течения идет обратный процесс-дезориентация. Степень сохранения ориентации в материале изделия зависит от скоростей протекания обоих процессов. В направлении ориентации нек-рые физ.-мех. характеристики материала ( , ) возрастают; при этом структура материала оказывается неравновесной и напряженной, что приводит к снижению формоустойчивости изделия, особенно при повыш. т-ре. Длит. воздействие повыш. т-ры, а в случае и значит. выделение теплоты, сопровождающее , может приводить к термоокислит. деструкции материала, а большие скорости течения материала-к его меха-нодеструкции. ряда по р-ции сопровождается выделением низкомол. продуктов, вызывающих образование вздутий и трещин в изготовляемых деталях.

Охлаждение кристаллизующихся сопровождается образованием , скорость роста, размеры и структура к-рых зависят от интенсивности охлаждения материала. Регулируя степень кристалличности и морфологию , можно направленно изменять эксплуатац. характеристики изделия.

Полуфабрикаты (или компоненты), предназначенные для формования, м.б. в виде (компаунды на основе мономеров и , р-ры и дисперсии и ), ( , на основе полиэфирных и эпоксидных ), (наполненные и ненаполненные , твердые смолы и ), гранул (ненаполненные , смолы, или , наполненные дисперсными частицами или армированные короткими волокнами), пленок, листов, плит, блоков ( и ), рыхловолокнистых композиций (спутанноволокнистые материалы, пропитанные ), на основе непрерывных волокнистых (нити, жгуты, ленты, маты, пропитанные , шпон). По технол. возможностям ненаполненные, наполненные дисперсными частицами или армированные волокнами идентичны и перерабатываются в изделия одинаковыми методами.

Методы формования изделий из ненаполненных и наполненных Формование под . Прямое прессование применяют для изготовления изделий разнообразных форм, размеров и толщин преим. из , выпускаемых в виде , гранул, слоистых заготовок из армированных , а также заготовок из . перед прессованием подвергают подготовке ( , предварит. нагрев), улучшающей их технол. св-ва и качество получаемых изделий. Подготовл. материалы перед прессованием обычно дозируют. Заданное кол-во перерабатываемого полуфабриката помещают в установленную на прессе нагретую прессформу, конфигурация оформляющей полости к-рой соответствует конфигурации детали (рис. 1). Прессформу смыкают. Материал нагревается, переходит в , под 7-50 МПа заполняет оформляющую полость и уплотняется. В прессформе материал выдерживают под до завершения или сырой , чем обеспечивается фиксация приданной материалу конфигурации. Готовое изделие выталкивают или извлекают из прессформы, как правило, при т-ре прессования.

Рис. 1. Изготовление изделий прессованием: а-загрузка прессматериала в нагретую прессформу; б-прессование; в - выталкивание изделия; 1-пуансон; 2-матрица; 3 - выталкиватель; 4-прессматериал; 5-готовое изделие.

В процессе прессования для повышения качества изделий применяют подпрессовки (попеременные подача и снятие ) и задержку подачи . Подпрессовки способствуют удалению из летучих в-в (продуктов р-ции, адсорбир. влаги, остатков р-рителей). Эта же цель достигается предварит. вакуумированием материала в оформляющей полости прессформы (прессование с вакуумированием). Задержку подачи применяют для снижения текучести , имеющих при т-ре формования очень низкую , с тем чтобы предотвратить их вытекание через зазоры прессформы в процессе уплотнения.

При переработке прессование применяют для изготовления деталей толщиной >10-15 мм, если при т-ре переработки материал имеет слишком высокую , а также если т-ра текучести близка к т-ре его деструкции.

Литьевое (трансферное) прессование применяют гл. обр. для переработки . Формование осуществляют в прессформах, оформляющая полость к-рых отделена от загрузочной камеры и соединяется с ней литниковыми каналами (рис. 2). В процессе прессования материал, помещенный в загрузочную камеру нагретой прессформы, переходит в и под 60-200 МПа по литниковому каналу перетекает в оформляющую полость прессформы, где материал дополнительно прогревается и отверждается.

Рис. 2. Изготовление изделий литьевым прессованием: а-прессформа нагрета и закрыта; б-передавливание расплавл. материала в оформляющую полость и его; в-разъем прессформы; 1-пуансон; 2-матрица; 3-выталкиватель; 4-прессматериал; 5-готовое изделие; 6-загрузочная камера; 7-остаток прессматериала, отверлившегося в литьевом канале прессформы; 8-литьевой пуансон.

Преимущество литьевого прессования-возможность изготовления изделий сложных форм с глубокими сквозными отверстиями малого диаметра или с малопрочной внутр. (внеш.) арматурой. Изделия, полученные этим методом, характеризуются меньшим напряжением, чем при прямом прессовании, т.к. процесс в оформляющей полости идет одновременно по всему объему детали, а при заполнении формы создаются условия, обеспечивающие удаление из материала летучих продуктов.

Центробежное формование применяют для изготовления изделий, имеющих форму тел вращения (втулки, трубы, полые сферы и др.), под действием центробежных сил. Таким способом перерабатывают вязкотекучие термореактивные компаунды, и , как ненаполненные, так и содержащие порошкообразные и волокнистые . При центробежном формовании или термореактивный компаунд заливают в нагретую форму, закрепленную на валу , к-рую приводят во вращение. Под действием центробежных сил перерабатываемый материал распределяется равномерным слоем по оформляющей пов-сти формы и уплотняется. После охлаждения формы ее останавливают и извлекают готовое изделие. Для изготовления невысоких втулок и изделий, имеющих геометрию параболоида вращения, применяют форму с вертикальной осью вращения; длинные трубы получают в формах с горизонтальной осью вращения, полые сферы - одноврем. вращением формы вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Величина развивающегося в процессе формования определяется частотой вращения формы и радиусом ее оформляющей полости и достигает 0,3-0,5 МПа. Этим методом получают обычно тонко- и толстостенные изделия, изготовление к-рых др. методами затруднительно или невозможно.

Вальцевание применяют для смешивания компонентов сырых и пластич. масс на стадии их приготовления или улучшения технол. св-в материала перед формованием изделий, а также для изготовления полуфабрикатов (листов, пленки). Вальцевание осуществляют в зазоре между валками (охлаждаемыми или нагреваемыми), вращающимися навстречу друг другу с разл. скоростью. В зависимости от аппаратурного оформления метода материал с вальцов может сниматься в виде листа или узкой непрерывной ленты.

Каландрование применяют для непрерывного формования разл. пленочных или листовых , нанесения на пов-сть листовых материалов рельефного рисунка, дублирования предварительно отформованных ленточных заготовок, армирования или сеткой при т-ре выше т-ры текучести или т-ры . Осуществляют на агрегатах непрерывного действия, осн. частью к-рых является многовалковый (рис. 6). Полимерная или резиновая композиция непрерывно поступает на с питательных вальцов или . В отличие от вальцевания при каландровании материал проходит через зазор между валков только один раз. Для получения листа заданной толщины и с гладкой пов-стью делают многовалковым, что позволяет последовательно пропускать материал через два или три зазора разного размера. В процессе каландрования в зазоре между валками подвергается интенсивной сдвига, в нем в направлении движения развиваются значит. эластические , к-рые фиксируются в изделии послед. охлаждением. Продольная ориентация обусловливает значит. св-в материала (каландровый эффект).

Каландровые агрегаты м. б. снабжены дополнит. устройствами для одно- или двухосной ориентации пленки.

Рис. 6. Производство изделий каландрованием: 1 - смеситель; 2 - вальцы; 3 - детектор ; 4-5-образный наклонный ; 5 - охлаждающие ; 6-толщиномер; 7-устройство для обрезания кромок; 8-закаточное устройство.

Прокатку применяют для обработки листовых термопластичных полуфабрикатов с целью придания им требуемых размеров поперечного сечения или повышения мех. св-в в направлении прокатки. В отличие от каландрования ее осуществляют на валковых машинах, валки к-рых вращаются навстречу друг другу с одинаковой скоростью, при т-рах, не превышающих т-ры стеклования и т-ры . В зазоре между валками происходит уплотнение материала и ориентация его в направлении прокатки вследствие развивающихся в материале вынужденных эластических .

Для формования монолитных тонкостенных изделий из заготовок (листов, труб и др.) применяют штамповку (штампование) и ее разновидности (механо-пневмоформование, вакуум-формование и др.).

Штамповку используют преим. для формования крупногабаритных объемных изделий из заготовок, получаемых литьем, прессованием, или экструзией и переведенных нагреванием в эластическое состояние. Нагретая заготовка под действием изменяет форму, заполняя оформляющую полость штампа, имеющего т-ру ниже т-ры стеклования . Для фиксации полученной конфигурации отформованное изделие охлаждают под . При штамповке можно совмещать операцию изготовления заготовки и получения из нее изделия. Заготовку в этом случае получают или экструзией и, не давая ей охладиться ниже т-ры стеклования, подвергают штамповке. В зависимости от конструкции применяемого оборудования и оснастки, формы и размеров заготовки и изделий применяют разл. виды штамповки.

Детали со стенками переменной толщины или с рельефом на пов-сти изготовляют из сравнительно толстостенных заготовок в жестких штампах, имеющих пуансон и и устанавливаемых на гидравлич. или пневматич. прессах (рис. 7). Из всех видов штамповки этот метод наиб. дорог, т.к. требует сопряженных друг с другом пуансонов и .

Рис. 7. Штамповка с помощью жесткого штампа, имеющего пуансон и : 1 - камера; 2 - ; 3 - заготовка; 4-прижимное кольцо; 5-пуансон.

Мех. штамповку пуансоном (рис. 8, а) через протяжное кольцо и механопневмоформование (рис. 8,б) применяют для изготовления изделий с резко выраженной разнотолщинностью, напр., если дно изделия должно быть значительно толще стенок. При получении изделий, на одну из пов-стей к-рых необходимо нанести рисунок с мелкими элементами, применяют гл. обр. штамповку в эластичным пуансоном, выполненным из губчатой или мягкой монолитной .

Рис. 8. Штамповка пуансоном: а-через протяжное кольцо; б-механопневмоформование; 1 -камера; 2-заготовка; 3-протяжное кольцо; 4-прижимное кольцо; 5-пуансон.

Вакуум-формованием через протяжное кольцо (рис. 9, а) из листовых заготовок получают изделия, имеющие форму тел вращения. Заготовку защемляют между прижимным и протяжным кольцом, закрепленными на торце герметичной емкости, в к-рой создают разряжение. Под действием атм. заготовка деформируется внутрь емкости, а при создании в емкости избыточного давления-в обратную сторону. Форма и размеры получаемого изделия определяются конфигурацией в плане протяжного кольца и степенью (глубиной) вытяжки заготовки, характеризующейся отношением высоты изделия к его ширине. Вакуум-формованием в (рис. 9,б)при формования до 0,09 МПа получают изделия из тонкостенных заготовок. Если такого для оформления изделий недостаточно, применяют в матри цу (рис. 10). Этот метод позволяет также получать изделия более сложной конфигурации.

Рис.9. Вакуум-формование: а-через протяжное кольцо; б-в ; 1-камера; 2-заготовка; 3-протяжное кольцо; 4-прижимное кольцо; 5-матрица.

Рис. 10. в : 1-камера; 2-заготовка; 3-при жимное кольцо; 4-матрица.

В процессе штамповки-вырубки производят изготовление плоских изделий разл. конфигурации, имеющих в плоскости детали отверстия разл. диаметра. Вырубка изделий осуществляется в штампах, оснащенных режущими элементами (для отделения изделия от заготовки по контуру), прижимом, удерживающим заготовку в необходимом положении, пуансоном и , производящими пробивку отверстий в заготовке.

Формование без . В этом случае уплотнение материала и формование изделия осуществляется под действием силы тяжести и сил .

Методом литья изготовляют изделия из отверждающих-ся компаундов на основе мономеров, смол, полимер-мономерных композиций или , имеющих консистенцию вязкой . Компаунд при нормальной или повыш. т-ре заливают в технол. оснастку (форму), в к-рой происходит его или затвердевание. Для обеспечения извлечения изделия из формы стенки формы покрывают слоем антиадгезива, напр. отвер-ждающейся силиконовой смазкой. Литьем изготовляют листы, плиты, блоки, разл. рода машиностроит. детали (шестерни, шкивы, кулачки, шаблоны), технол. оснастку для штамповки, и др. методов формования.

Подготовит. операции включают подготовку ( , разл. виды энергетич. и хим. обработки для улучшения совмещения со ), формообразующей и формующей оснастки и оборудования, а в ряде случаев - приготовление и его нанесение на . Структура и форма используемого армирующего во многом определяют выбор метода изготовления заготовки изделия.

Получение заготовки изделия выбранным методом осуществляют путем укладки армирующего в заданной последовательности на оснастке, определяющей форму будущей детали. При этом ориентация волокнистого выдерживается в соответствии с эпюрой напряжений, что обеспечивает требуемую св-в материала в изделии.

Изготовление заготовки детали может производиться с использованием - предварительно пропитанного , высушенного или подотвержден-ного (т. наз. сухой способ намотки, выкладки), с пропиткой в процессе его выкладки или намотки (т. наз. мокрый способ намотки, выкладки), с чередованием слоев непропитанного или частично пропитанного со слоями в виде плавкой пленки или с использованием , в к-рых армирующие волокна чередуются с волокнами матричного материала (волоконная технология).

Получение заготовки изделия из , армированных непрерывными волокнистыми (гл. обр. нитями, жгутами, ровингами, лентами, трикотажными материалами), осуществляют методами послойной выкладки, намотки, методом плетения или ткачества, а также комбинир. методом.

Методом послойной выкладки с из непрерывных волокон изготовляют заготовки листов, плит, обшивок, а также изделий сравнительно простых геом. форм. При послойной выкладке слои или непропитанного армирующего последовательно, соблюдая заданную ориентацию, собирают на жесткой форме (пуансоне), повторяющей форму изделия, в пакет до требуемой толщины. В процессе выкладки производят послойное уплотнение пакета с помощью ролика или др. инструмента. При серийном произ-ве применяют спец. выкладочные установки или комплексы с применением робототехники и программного управления.

Метод намотки широко применяют для изготовления заготовок изделий, имеющих форму тел вращения. При использовании однонаправленных непрерывных армирующих в виде нитей, жгутов, лент, ровницы применяют окружную, продольную, спиральную (геликоид-ную) или комбинир. намотку.

Спиральную намотку применяют для изготовления оболочек совместно с днищами, деталей конич. формы, изделий переменного сечения. При комбинир. намотке сочетают в любых вариантах спиральную, продольную или окружную намотку для достижения требуемой св-в материала. Простейший вид комбинир. намотки-продольно-поперечная. Применение многокоординатных намоточных станков с программным управлением позволяет автоматизировать процесс намотки и сделать его высокопроизводительным.

При использовании армирующих в виде , холстов, лент с перекрестным расположением волокон применяют окружную намотку с прикаткой, напр. при изготовлении труб, цилиндров, оболочек конич. формы. Если уплотнение материала вследствие натяжения или при прикатке является достаточным для обеспечения необходимой плотности материала при послед. изделия, то намотка представляет собой и метод формования.

Комбинированные методы создания заготовок изделий включают неск. разл. методов при сборке одной детали, напр. сочетание послойной выкладки и намотки.

Указанные выше методы позволяют ориентировать в одной или двух плоскостях изделия. При необходимости получения объемного армирования в трех и более плоскостях применяют метод плетения или ткачества заготовки из жгутов или нитей. Направление армирования и содержание в каждом из направлений определяются условиями эксплуатации детали. Метод плетения применяется также для создания многослойных заготовок деталей, в к-рых слои механически связаны между собой.

Изготовление заготовки детали из , армированных короткими волокнами, производят методом послойной выкладки с использованием рулонных в виде матов, холстов, войлока, как предварительно пропитанных, так и пропитываемых в процессе изготовления заготовки, а также методами напыления, насасывания и рубленых волокон. При изготовлении заготовок изделия методом напыления в качестве используют отрезки жгутов (30-60 мм), к-рые с помощью спец. установок напыляют потоком совместно со на форму до достижения требуемой толщины. Этим методом производят крупногабаритные изделия, напр. корпуса лодок и катеров, элементы легковых и грузовых автомобилей, разл. назначения, плават. бассейны, покрытия полов, облицовки бетонных конструкций.

Метод насасывания применяют при произ-ве изделий сравнительно небольших размеров. Изготовление заготовки осуществляют гл. обр. в камере насасывания, в верх. часть к-рой подается рубленое волокно (рис. 12); в ниж. части камеры на вращающемся столе смонтирована перфорир. форма, через к-рую с помощью мощного вентилятора просасывается (прокачивается) . Распыленное волокно, увлекаемое потоком , насасывается на форму до обеспечения требуемой толщины. Метод позволяет использовать как сухие в виде или плавких полимерных волокон, подаваемых совместно с армирую щим волокном, так и жидкие , наносимые на насасываемую заготовку при помощи пистолетов, расположенных по периметру камеры. После насасывания заготовка вынимается из камеры и формуется одним из перечисленных ниже методов. Насасывание, кроме того, может проводиться из волокон в жидкой среде по бумагоделательной технологии (см. ).

Рис. 12. Изготовление заготовок деталей из методом насасывания: 1 - бобина со жгутом; 2-резательное устройство; 3-воронка для порошкообразного ; 4 -камера; 5-пистолет для напыления жидкого ; 6-пер-форир, форма; 7 - вращающийся стол; 8-вентилятор.

После формирования заготовка детали подвергается формованию разл. методами. Метод контактного формования применяют при изготовлении деталей с применением полиэфирных и эпоксидных холодного преим. в сочетании с созданием заготовки методом выкладки. При этом способе формования пропитанные слои уплотняют путем прижатия кистью или прикатки роликом. материала производится без приложения постоянного в осн. при т-ре цеха.

При изготовлении крупногабаритных деталей широкое распространение получили вакуумный, вакуумно-авто-клавный и пресскамерный методы формования с использованием эластичного мешка (чехла). В этих случаях на оправку по форме изделия наносят разделит. слой (для предотвращения прилипания формуемой детали), выкладывают или наматывают заготовку изделия, на к-рую последовательно укладывают перфорир. разделит. слой, цулагу (

Полимерные материалы и изделия

Полимерныминазывают материалы, в состав которых в качестве основного компонента входят высокомолекулярные органические вяжущие вещества (полимеры) .

Благодаря способности в процессе переработки принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия действующих усилий полимерные материалы называют также пластическими массами (пластмассами или пластиками). Пластмассы, применяемые в строительстве, представляют из себясложные композиции, состоящие из полимерного связующего, наполнителœей, стабилизаторов, пластификаторов, отвердителœей и других компонентов.

Полимеры (от греческого ʼʼполиʼʼ – много, ʼʼмеросʼʼ – часть, доля)- ϶ᴛᴏ высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из большого количества звеньев одинаковой структуры, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы: а) карбоцепные полимеры – макромолекулярные цепи полимера состоят лишь из атомов углерода; б) гетероцепные полимеры, в состав цепей которых входят кроме атомов углерода еще атомы кислорода или серы, азота͵ фосфора и т.п.; в) элементоорганические полимеры, в основные цепи которых могут входить атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, имеющие кремнийкислородные, силоксановые связи.

Полимеры могут иметь линœейное, разветвленное или сетчатое (трехмерное) строение , что определяет физико-механические и химические свойства полимеров. Макромолекулы полимеров линœейного строения вытянуты в виде цепей, связанных между собой слабыми силами межмолекулярного взаимодействия (рис. 9а). Для разветвленных полимеров характерно наличие мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи макромолекулы (рис. 9б). Сетчатые (трехмерные) структуры полимеров характеризуются тем, что прочные химические связи между цепями (ʼʼсшивкаʼʼ отдельных линœейных или разветвленных цепей полимера) приводят к образованию единого пространственного каркаса (рис. 9в).

Полимеры с макромолекулами линœейного или разветвленного строения плавятся при нагревании с изменением свойств и растворяются в соответствующем органическом растворителœе, а при охлаждении вновь затвердевают. Такие полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называются термопластичными (термопласты). Напротив, полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются в растворителях, а лишь набухают. Такие полимеры не могут обратимо размягчаться при повторном нагревании и носят название термореактивных полимеров (реактопласты).

Высокомолекуляр­ные соединœения характеризуются не только структурой молекул, но и моле­кулярной массой . Полимеры обычно имеют молекулярную массу свыше 5000 единиц; высокомолекуляр­ные соединœения с меньшей молекулярной массой называют олигомерами. По мере увеличения молекулярной массы полимера растворимость его в органических раствори­телях снижается, несколько снижается эластичность, однако прочность зна­чительно возрастает.

Свойства многих полимеров неразрывно связаны с величиной молеку­лярной массы и межмолекулярных сил, которые слабее обычных валентных связей. При увеличении молекулярной массы полимера суммарный эффект межмолекулярных сил становится ощутимым, поскольку их источником яв­ляется каждый атом. В этой связи возрастающая роль межмолекулярных сил при повышении молекулярной массы качественно отличает полимеры от низкомолекулярных соединœений.

		в
	а
		б

Рис. 9. Схематическое строение макромолекул полимеров с линœейной (а), разветвленной (б), сетчатой (в) структурой

Для производства полимеров основным сырьем служат мономеры, ᴛ.ᴇ. вещества, способные соединяться друг с другом, образуя полимеры. Моно­меры получают путем переработки природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других подобных веществ. Учитывая зависимость отметода получения полимеры подразделяются на полимеризационные, поликонденсационные и модифицированные природные.

Полимеризационные полимеры получают в процессе полимеризации мономеров вследствие раскрытия кратных связей (или раскрытия цикла) и соединœения элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при реакции полимеризации атомы и их группировки не отщепляются, побочные продукты не образуются, химический состав мономера и полимера одинаков.

Поликонденсационные полимеры получают в процессе реакции поликонденсации двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При этой реакции наряду с основным продуктом поликонденсации образуются побочные соединœения (вода, спирты и другие), а химический состав полимера отлича­ется от химического состава исходных продуктов поликонденсации.

Модифицированные полимеры получают из природных высокомолеку­лярных веществ (целлюлоза, казеин) путем их химической модифи­кации для изменения их первоначальных свойств в заданном направлении. Из ацетилцеллюлозы вырабатывают прочные и водостойкие лаки для окрашивания древесины и металла.

К полимеризационным полимерам (термопластам) относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат (органическое стекло), поливинилацетат и др.
Размещено на реф.рф
Полиэтилен [-СН 2 -СН 2 -] п – продукт полимеризации этилена. Выпускается в виде гранул размером 3 – 4 мм или белого порошка. Технические свойства полиэтилена зависят от молекулярной мас­сы, разветвленности цепи и степени кристалличности. Полиэтилен один из самых легких полимеров – его плотность меньше плотности воды (0,92-0,97 г/см 3). Характеризуется высоким пределом прочности при растяжении (12-32 МПа), незначительным водопоглощением (0,03-0,04 %), высокой химической стойкостью и морозостойкостью. Сле­дует учитывать особенности полиэтилена, свойственные всœем полимерам с линœей­ной структурой: сравнительно низкий модуль упругости (150-800 МПа), малую твердость, ограниченную теплостойкость (108-130 °С), большой коэффициент теплового расширения. Полиэтилен применяется для производства труб, пленок, теплоизоляционных газонаполненных материалов, тары и сантехнического оборудования.

Поливинилхлорид (ПВХ) является продуктом полимеризации винилхлорида (СH 2 =CHCl). Высокие механические свойства поливинилхлорида определили главные области его применения в строительстве. Из поливинилхлорида изготовляют гидро­изоляционные и отделочные материалы, плинтуса, поручни, оконные и дверные переплеты, линолеум и др.
Размещено на реф.рф
Ценным свой­ством поливинилхлорида является стойкость к действию кислот, ще­лочей, спирта͵ бензина, смазочных масел. По этой причине его широко при­меняют для производства труб, используемых в системах водоснаб­жения, канализации и технологических трубопроводов.

Недостатками поливинилхлорида является резкое понижение прочности при повышении температуры, а также ползучесть при дли­тельном действии нагрузки.

Полистирол [-СН 2 -СНС 6 Н 5 -] п – твердый продукт полимеризации стирола (винилбензола). При обычной температуре полистирол представляет собой твердый прозрачный материал, похожий на стек­ло, пропускающий до 90 % видимой части спектра. Выпускают поли­стирол в виде гранул (6-10 мм), мелкого и крупнозернистого порошка, а также в виде бисера (при суспензионном методе производства) с влажностью до 0,2 %.

Полистирол обладает высокими механическими свойствами (предел прочности на сжатие 80-110 МПа), водостоек, хорошо сопротивляется действию концентрированных кислот (кроме азотной и ледяной ук­сусной кислот), противостоит растворам щелочей (с концентрацией до 40 %). К недостаткам полистирола, ограничивающим его применение, относятся: невысо­кая теплостойкость, хрупкость, проявляющаяся при ударной нагруз­ке.

Применяют для изготовления гидроизоляционных пленок, облицовочных плиток, теплоизоляционных материалов, водопроводных труб и др.

Среди поликонденсационных полимеров (реактопластов) наиболее значимыми являются фенолформальдегидные, карбамидные (мочевиноформальдегидные), эпоксидные, кремнийорганические полимеры, полиуретаны и др.
Размещено на реф.рф
Фенолформальдегидные полимеры получают путем поликонденсации фенола с формальдегидом. Эти полимеры хорошо совмещаются с на­полнителями - древесной стружкой, бумагой, тканью, стеклянным волокном, при этом получаются пластики более прочные и менее хрупкие, чем сами полимеры. По этой причине фенолформальдегидные по­лимеры широко применяют в качестве связующего при изготовлении древесностружечных плит, бумажнослоистых пластиков, стеклопла­стиков и разнообразных изделий из минœеральной ваты. Вместе с тем, они используются для производства клеев, водостойкой фанеры, спиртовых лаков.

Макромолекулы кремнийорганических полимеров состоят из чередующихся атомов кремния и кислорода, а углерод входит лишь в состав групп, обрамляющих главную цепь СН 3 . Наличие силоксановой связи придает свойства, присущие силикатным материалам (прочность, твердость, теплостойкость), а углеводородистых радикалов СН 3 – органическим поли­мерам (эластичность и др.).

Полимеры характеризуются следующими техническими свойствами : термическими (температурой размягчения и теплостойкостью, температурой стеклования и те­кучестью), механическими (прочностью, деформативностью и поверх­ностной твердостью), химическими (атмосферостойкостью и сопротивляемостью деструкции).

В целом, наряду с положительными свойствами полимеров – малой средней плотностью (около 1 г/см 3), низкой теплопроводностью, водо- и газонепроницаемостью, химической стойкостью, высоким коэффициентом конструктивного качества, практически неограниченной сырьевой базой и др.
Размещено на реф.рф
– они обладают и рядом недостатков. К ним относятся: низкая теплостойкость, невысокий модуль упругости, значительная ползучесть, склонность к старению, что в итоге определяет недостаточную долговечность. Вместе с тем, крайне важно учитывать горючесть и определœенную токсичность полимеров. Так, при получении многих полимерных материалов используются в качестве связующего фенолформальдегидные смолы, содержащие до 9 % свободного фенола, до 11 % свободного формальдегида и 1,5-2,0 % метанола. В процессе производства и эксплуатации изделий значительная часть этих высокотоксичных веществ выделяется в воздух. Пенополистирол при обычных условиях эксплуатации (и особенно при горении) выделяет высокотоксичный стирол. Пенополиуретановые теплоизоляционные материалы при горении образуют множество летучих высокотоксичных соединœений, включая синильную кислоту.

Наполнители в пластических массах, снижая расход полимера, удешевляют пластмассы. Вместе с тем, структурируя полимерное связующее, они улучшают ряд технических свойств пластмасс: прочность, твердость, термостойкость, сопротивляемость усадке и ползучести и др.

Наполнители исходя из химической природы разделяют на органические и неорганические; исходя из формы и структуры – порошкообразные и волокнистые. В производстве полимерных композиционных материалов широко применяются органические и неорганические порошкообразные наполнители (древесная мука, отход целлюлозного производства – лигнин, микрослюда, кварцевая мука, тальк и т.д.).

Волокнистыми наполнителями служат целлюлозное, асбестовое и стеклянное, а также синтетические (из капрона, нейлона, лавсана и др.) волокна.

Добавочные вещества. Введение пластификаторов (эфиры алифатических и ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кислоты, эпоксидированные и хлорированные соединœения) позволяет улучшить условия переработки полимерных композиций, снизить их хрупкость. Добавки-стабилизаторы (антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы) способствуют длительному сохранению свойств пластмасс в процессе их эксплуатации. Отвердители (сшивающие и вулканизующие агенты) обеспечивают процесс отверждения полимеров (формирование их пространственной структуры). Для получения окрашенных пластмасс используют пигменты . Стойкость пластмасс против возгорания повышают антипирены . Создание газонаполненных (ячеистых) пластмасс достигается с помощью порообразователœей .

Все многообразие пластмасс исходя из назначения их в строительстве сводится к группам: конструкционным, кровельным, гидроизоляционным и герметизирующим; тепло- и звукоизоляционным; отделочным (покрытия полов и стен, лаки, краски, клеи и т.п.) материалам, а также материалам для инженерных коммуникаций. Основными конструкционными материалами на базе полимеров являются полимербетоны. К конструкционно-отделочным материалам относятся стеклопластики, бумажно-слоистые, угольные и другие пластики; древесноволокнистые и древесностружечные плиты (которые могут являться также конструкционно-теплоизоляционными материалами).

Полимербетоны – композиционные материалы, изготовляемые преимущественно на базе термореактивных полимеров: поли­эфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и др.
Размещено на реф.рф
Заполнители выбираются исходя из вида агрессивной среды эксплуатации. Для кислых сред получают полимербетоны на кислотостойких за­полнителях – кварцевом песке и щебне из кварцита͵ базальта или гра­нита. Используют также бой кислотоупорного кирпича, кокс, антра­цит, графит. Наиболее высокие физико-механические свойства полимербетоны имеют на эпоксидных смолах. Для уменьшения расхода и стоимости эпоксидных смол их модифицируют каменноугольной смолой (до 35-50 %). Широкое распространение получили полимербетоны на фурановых полимерах, которые модифицируют эпоксидны­ми смолами для улучшения свойств композиций.

Расход связующего составляет 100-200 кг на 1 м 3 полимербетона при соотношении полимера к наполнителю 1:5-1:12 по массе. Технология при­готовления и уплотнения полимербетонов такая же, как и цементных. Термообработка при 40-80 °С значительно ускоряет процесс тверде­ния. Полимербетоны (полимеррастворы) хорошо склеиваются с це­ментным бетоном, в связи с этим их применяют для ремонта желœезобетон­ных конструкций. Для уменьшения хрупкости полимербетона применяют волок­нистые наполнители – асбест, стекловолокно и др.
Размещено на реф.рф
Полимербетоны отличаются от обычного цементного бетона не только химической стойкостью (особенно по отношению к кислотам), но и высокими показателями прочности , в особенности при растяжении (7-20 МПа) и изгибе (16-40 МПа). Прочность при сжатии достигает 60-120 МПа. Морозостойкость полимербетонов может иметь 200-300 и более циклов за­мораживания и оттаивания; теплостойкость 100-200 °С (до 300 °С). Но их стои­мость в несколько раз выше цементных бетонов.

Применяют полимербетоны для химически стойких конструкций, износостойких покрытий, там, где высокая стоимость полимербето­нов будет оправдана. Отрицательными свойствами полимербетонов яв­ляются их большая ползучесть и старение, усиливающееся при действии попеременного нагревания и охлаждения. Не­обходимо соблюдение специальных правил охраны труда при работе с полимерами и кислыми отвердителями, могущими вызвать ожоги. В частности необходимы хорошая вентиляция, обеспечение рабочих защитными очками, резиновыми рукавицами, спецодеждой.

Стеклопластики - ϶ᴛᴏ композиционные листовые материалы, из­готовляемые из стеклянных волокон или тканей, связанных по­лимером. Связующим веществом в стеклопластиках обычно служат феноло-формальдегидные, полиэфирные и эпоксидные полимеры. Выпускают три разновидности стеклопластиков: на базе ориен­тированных волокон, рубленых волокон и тканей или матов. Стеклопластики с ориентированными волокнами (типа СВАМ – стекловолокнистого анизотропного материала) обладают большой прочностью (при растяжении до 1000 МПа), легкостью (их плотность 1,8-2 г/см 3), что в сочетании с химической стойкостью делает их эф­фективным материалом для строительных конструкций, емкостей и труб. Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном изготовляют в виде волокнистых или плоских листов на полиэфирном связующем, обладающим светопрозрачностью. Эти изделия применяют для уст­ройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок. Стеклопластики, изготовляемые на базе стеклянной ткани (стеклотекстолиты) , получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком дав­лении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелœей. Этот же материал применяют для ус­тройства оболочек и других строительных конструкций. Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порош­кообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Бумажно-слоистые пластики изготовляют из нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных фенолоформальдегидным или карбамидным полимером. Пластик выпускают в виде листов длиной 1000-3000 мм, шириной 600-1600 мм, толщиной 1-5 мм. Бумажно-слоистые пластики разнообразны по цвету и рисунку, хорошо обраба­тываются – их можно пилить, сверлить. Пластик тол­щиной до 1,6 мм крепят битумно-каучуковыми и другими мастиками, эпоксидными и резорциноформальдегидными клеями. Более толстые листы пластика крепят механическим способом.

Полимерные материалы и изделия - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Полимерные материалы и изделия" 2017, 2018.

Удивительно, насколько разнообразны окружающие нас предметы и материалы, из которых они изготовлены. Раньше, примерно в XV-XVI веках, основными материалами были металлы и дерево, чуть позже стекло, почти во все времена фарфор и фаянс. А вот сегодняшний век - это время полимеров, о которых и пойдет речь дальше.

Понятие о полимерах

Полимер. Что это такое? Ответить можно с разных точек зрения. С одной стороны, это современный материал, используемый для изготовления множества бытовых и технических предметов.

С другой стороны, можно сказать, это специально синтезированное синтетическое вещество, получаемое с заранее заданными свойствами для использования в широкой специализации.

Каждое из этих определений верное, только первое с точки зрения бытовой, а второе - с точки зрения химической. Еще одним химическим определением является следующее. Полимеры - соединения, в основе которых лежат короткие участки цепи молекулы - мономеры. Они многократно повторяются, формируя макроцепь полимера. Мономерами могут быть как органические, так и неорганические соединения.

Поэтому вопрос: "полимер - что это такое?" - требует развернутого ответа и рассмотрения по всем свойствам и областям применения этих веществ.

Виды полимеров

Существует множество классификаций полимеров по различным признакам (химической природе, термостойкости, строению цепи и так далее). В ниже приведенной таблице коротко рассмотрим основные виды полимеров.

Классификация полимеров

Принцип	Виды	Определение	Примеры
По происхождению (возникновению)	Природные (натуральные)	Те, что встречаются в естественных условиях, в природе. Созданы природой.	ДНК, РНК, белки, крахмал, янтарь, шелк, целлюлоза, каучук натуральный
	Синтетические	Получены в лабораторных условиях человеком, не имеют отношения к природе.	ПВХ, полиэтилен, полипропилен, полиуретан и другие
	Искусственные	Созданы человеком в лабораторных условиях, но на основе	Целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза
С точки зрения химической природы	Органической природы	Большая часть всех известных полимеров. В основе мономер органического вещества (состоит из атомов С, возможно включение атомов N, S, O, P и других).	Все синтетические полимеры
	Неорганической природы	Основу составляют такие элементы, как Si, Ge, O, P, S, H и другие. Свойства полимеров: не бывают эластичными, не образуют макроцепей.	Полисиланы, полидихлорфосфазен, полигерманы, поликремниевые кислоты
	Элементоорганической природы	Смесь органических и неорганических полимеров. Главная цепь - неорганика, боковые - органика.	Полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.
Различие главной цепочки	Гомоцепные	Главная цепь представлена либо углеродом, либо кремнием.	Полисиланы, полистирол, полиэтилен и другие.
	Гетероцепные	Основной остов из разных атомов.	Полимеры примеры - полиамиды, белки, этиленгликоль.

Также различают полимеры линейного, сетчатого и разветвленного строения. Основа полимеров позволяет быть им термопластичными или термореактивными. Также они имеют различия по способности к деформации при обычных условиях.

Физические свойства полимерных материалов

Основные два агрегатных состояния, характерные для полимеров, это:

• аморфное;
• кристаллическое.

Каждое характеризуется своим набором свойств и имеет важное практическое значение. Например, если полимер существует в аморфном состоянии, значит, он может быть и вязкотекущей жидкостью, и стеклоподобным веществом и высокоэластичным соединением (каучуки). Это находит широкое применение в химических отраслях промышленности, строительстве, технике, производстве промышленных товаров.

Кристаллическое состояние полимеры имеют достаточно условное. На самом деле данное состояние перемежается с аморфными участками цепи, и в целом вся молекула получается очень удобной для получения эластичных, но в тоже время высокопрочных и твердых волокон.

Температуры плавления для полимеров различны. Многие аморфные плавятся при комнатной температуре, а некоторые синтетические кристаллические выдерживают довольно высокие температуры (оргстекло, стекловолокно, полиуретан, полипропилен).

Окрашиваться полимеры могут в самые разные цвета, без ограничений. Благодаря своей структуре они способны поглощать краску и приобретать самые яркие и необычные оттенки.

Химические свойства полимеров

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).

Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).

Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).

Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.

Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Применение полимеров в быту

Применение этих соединений повсеместно. Мало можно вспомнить областей промышленности, народного хозяйства, науки и техники, в которых не нужен был бы полимер. Что это такое - полимерное хозяйство и повсеместное применение, и чем оно исчерпывается?

Химическая промышленность (производство пластмасс, дубильных веществ, синтез важнейших органических соединений).

Машиностроение, авиастроение, нефтеперерабатывающие предприятия.

Медицина и фармакология.

Получение красителей и пестицидов и гербицидов, инсектицидов сельского хозяйства.

Строительная промышленность (легирование сталей, конструкции звуко- и теплоизоляции, строительные материалы).

Изготовление игрушек, посуды, труб, окон, предметов быта и домашней утвари.

Химия полимеров позволяет получать все новые и новые, совершенно универсальные по свойствам материалы, равных которым нет ни среди металлов, ни среди дерева или стекла.

Примеры изделий из полимерных материалов

Прежде чем называть конкретные изделия из полимеров (их невозможно перечислить все, слишком большое их многообразие), для начала нужно разобраться, что дает полимер. Материал, который получают из ВМС, и будет основой для будущих изделий.

Основными материалами, изготовленными из полимеров, являются:

• пластмассы;
• полипропилены;
• полиуретаны;
• полистиролы;
• полиакрилаты;
• фенолформальдегидные смолы;
• эпоксидные смолы;
• капроны;
• вискозы;
• нейлоны;
• клеи;
• пленки;
• дубильные вещества и прочие.

Это только небольшой список из того многообразия, что предлагает современная химия. Ну а здесь уже становится понятным, какие предметы и изделия изготавливаются из полимеров - практически любые предметы быта, медицины и прочих областей (пластиковые окна, трубы, посуда, инструменты, мебель, игрушки, пленки и прочее).

Полимеры в различных отраслях науки и техники

Мы уже затрагивали вопрос о том, в каких областях применяются полимеры. Примеры, показывающие их значение в науке и технике, можно привести следующие:

• антистатические покрытия;
• электромагнитные экраны;
• корпусы практически всей бытовой техники;
• транзисторы;
• светодиоды и так далее.

Нет никаких ограничений фантазии по применению полимерных материалов в современном мире.

Производство полимеров

Полимер. Что это такое? Это практически все, что нас окружает. Где же они производятся?

Нефтехимическая (нефтеперерабатывающая) промышленность.

Специальные заводы по производству полимерных материалов и изделий из них.

Это основные базы, на основе которых получают (синтезируют) полимерные материалы.