Пластичні маси: класифікація, основні характеристики, технології виробництва і переробки

Пластичні маси, або ж просто пластмаси - це високомолекулярні сполуки з натуральних або синтетичних речовин. Основна особливість таких речовин-можливість переходу в пластичний стан під впливом двох факторів-високої температури і тиску. Крім того, важливо і те, що після цього маса здатна зберігати задану їй форму.

Загальний опис пластмас

Пластичні маси почали вироблятися ще близько 50-60 років тому. На сьогоднішній день ці вироби отримали величезне поширення як в побуті, так і в промисловості та інших галузях людської діяльності. Крім того, в даний час пластмаса може успішно замінити собою деревину, скло і навіть метал в деяких випадках. Варто відзначити, що такі галузі, як машинобудування, Радіотехніка, Електротехніка, Хімічна промисловість, вже не можуть обійтися без такого роду виробів.

Пластичні маси здатні поєднувати в собі міцність металевих виробів, маючи при цьому вагу деревини і прозорість скла. При всіх цих якостях у таких речовин немає недоліків, властивим всім цим матеріалам. Вони не схильні до корозії, як метал, гниття, як дерево, їх не можна розбити, як скло.

Загальні відомості про використання

Пластичні маси можуть застосовуватися для виготовлення плівкових матеріалів. Вони ж, в свою чергу, активно використовуються під час вирощування овочів, наприклад. Дуже добре підходять для створення захищеної ділянки в грунті, для вирощування ягід, квітів та іншого.

Крім цього, пластикові контейнери, тари та інші ємності також займають одне з лідируючих місць при необхідності транспортування пестицидів, добрив, сільської продукції. На сьогоднішній день вже йде виробництво газообмінної плівкової структури. Такі мембрани будуть застосовувати для зберігання продуктів в середовищі з регульованою кількістю газу. Для сільської діяльності навіть випускаються світловідбиваючі плівки, щоб мульчувати грунт.

Основні з`єднання

Якщо наводити Загальні відомості про пластичних масах, то можна сказати наступне: основа складається з високомолекулярного з`єднання або просто полімеру, а також з природних (пеки, асфальти) або синтетичних добавок. На сьогоднішній день найбільшого поширення і значення мають синтетичні пластмаси, які виходять шляхом полімеризації або ж поліконденсації.

Процес полімеризації пластичних мас-це реакція з`єднання однакових молекул, які називають мономерами. При цьому не виділяється ніяких простих речовин. А утворений полімер матиме молекулярну масу, рівну масі двох складових, що його утворюють. Варто відзначити, що в технологія виробництва пластичних мас може брати участь кілька мономерів одночасно. В такому випадку процедура буде називатися сополімеризацією.

Якщо говорити про поліконденсації, то отримання полімеру буде відбуватися за допомогою з`єднання декількох функціональних груп різних речовин. При цьому будуть виділятися деякі прості речовини. Виходячи з цього стає ясно, що загальна молекулярна маса готового полімеру не буде дорівнює загальній масі мономерів, що беруть участь в утворенні.

Опис високомолекулярних сполук

Переробка даних з`єднань здійснюється за рахунок впливу високої температури і тиску. Відразу ж після отримання такі сполуки матимуть форму або в`язкої рідини, або твердої речовини. Крім того, варто сказати, що полімери класифікують на три великі групи - за хімічною структурою мономера, що застосовується для утворення.

Добавка

Будова і призначення пластичних мас залежить від їх властивостей. Тому варто сказати про те, що є спеціальні добавки, здатні змінити деякі якості в потрібну сторону.

Деякі готові вироби складаються на 100% з полімерів-це поліетилен або поліаміди. Інші ж складаються з полімерів лише на 20-60 %, а всю іншу масову частку займають спеціальні наповнювачі. Основне призначення наповнювачів-зміна різних властивостей: підвищення вогнестійкості, збільшення міцності, підвищення твердості і механічної міцності. У гуму, наприклад, додають такий наповнювач, як сажа.

Ще одна добавка, яка входить до складу пластикових контейнерів, наприклад, і до складу безлічі інших твердих ємностей-пластифікатори. Однак чим більше буде додано пластифікатора, тим більшим буде коефіцієнт пластичності. Таким чином, можна отримати міцний, але досить пластичний матеріал.

Ще один важливий компонент-це стабілізатор. Його додають до складу для того, щоб уникнути розкладання готового виробу під впливом високих температур, сонячних променів та інших зовнішніх факторів. У деяких випадках додається трохи барвника, якщо потрібно змінити забарвлення товару.

Детальний опис речовин

Технологія виробництва таких сполук має на увазі наявність ще одного компонента, який називають ВМС.

ВМС є найважливішою добавкою, яка скріплює безліч різних елементів між собою, а також надає пластичності. Крім цього, ВМС також сприяє можливості формування, надає електроізоляційні та антикорозійні характеристики. Якщо говорити про загальну класифікацію пластмас, то вони можуть бути ненаповненими і наповненими.

Перша група являє собою масу з чистого полімеру, або з дуже невеликою кількістю добавок. Друга група ж, навпаки, містить і полімери, і велика кількість різних добавок, які рівномірно розподіляються в сполучному складі, зазвичай в смолі.

Як вже говорилося раніше, для зміни або поліпшення більшості якостей вводяться наповнювачі. Самі по собі ці компоненти можуть бути або органічними, або мінеральними сполуками. Вони можуть бути представлені в вигляді порошкових наповнювачів - деревний порошок, слюдяна або кварцова борошно та інші. А можуть бути представлені волокнистими елементами, наприклад бавовною. Останній вид наповнювачів-полотно (папір, слюда та інші).

Якщо говорити більш докладно про пластифікатори, то їх можна охарактеризувати так: це малолітучі компоненти, які найчастіше представлені будь-якої рідиною. Їх введення до складу підвищує не тільки еластичність. Відформований виріб зі збільшенням пластифікаторів у складі покращує показники морозостійкості, пружності.

Є ще один вид добавок-затверджувачі. Їх концентрація зазвичай дуже невелика, а основне завдання-це перевести полімери в тривимірну структуру. На ділі це призводить до перетворення деяких пластмас в неплавкий стан.

Недостатки

Варто відзначити і деякі недоліки, якими все ж володіє даний матеріал. Будь-які види пластичних мас мають істотно більш низьким показником термостійкості, ніж металеві вироби. Основна маса пластмасових виробів може експлуатуватися при температурі не вище 150 градусів за Цельсієм. Незважаючи на тривалий термін служби, пластмасові вироби також схильні до старіння. Цей дефект буде проявлятися в потемнінні вироби, окисленні, зниження міцності, твердості.

Отримання поліетилену

Можна розглянути технологію виробництва пластичної маси на основі поліетилену. Це одне з тих речовин, які отримують шляхом полімеризації, і воно користується величезним попитом на ринку збуту.

Для отримання поліетилену в його звичному нам вигляді використовують три способи полімеризація:

1. Перший спосіб-це проведення полімеризації під тиском в 1000-2000 атм з температурою від 180 до 200 градусів за Цельсієм. В якості ініціатора процесу використовується незначна кількість кисню-0,005-0,05 %.
2. Другий варіант полімеризації, навпаки, проходить під впливом або атмосферного, або штучно створеного тиску в 2-6 атм і при температурі всього в 60-70 градусів. В даному випадку в якості каталізаторів використовуються металоорганічні вуглеводні в нафтовому середовищі при відсутності найменшої вологи і кисню.
3. Останній вид полімеризації проходить під тиском в 20-50 атм і за участю окисних каталізаторів з температурою 110-140 градусів за Цельсієм.

Види пластмас

Під час виготовлення і при подальшому затвердінні можна виділити ще два види пластмас. Основна відмінна риса - це умови затвердіння або ж без нього. За цим параметром виділяється термопластична і термореактивна пластмаса.

Що стосується першої категорії виробів, то вони при нагріванні будуть зазнавати певні зміни, переходячи з твердого стану в пластичне, в`язке і текуче. Такий вид товарів буде назад тверднути при охолодженні. До термопластичної продукції можна віднести поліетилен, полістирол, фторопласти та інші види.

Термореактивна ж пластмаса при нагріванні до температури в 150-300 градусів буде зазнавати незворотні зміни. Такі маси будуть переходити в твердий, нерозчинний і неплавкий стан під тиском або ж без нього. У них присутні затверджувачі в якості добавки. Як приклад можна привести епоксидну смолу.

Виробництво в Росії

Одним з найбільш старих і великих підприємств з виготовлення даного продукту є Нелідовський завод пластичних мас НЗПМ. Знаходитися виробнича потужність цього підприємства на південному заході Тверської області.

Завод розташовується на 19 га землі, на яких розташовані 25 споруд промислового призначення.

Найбільша виробнича площа належить споруді, що випускає пінополіетилен марки "Изонел" (ППЕ). Площа становить 24 500 квадратних метрів. Слідом йде набагато менша площа цеху № 2 - 7500 кв. метрів, де виготовляють екструзійні листові пластики. Ділянка для вакуумформування продукції займає ще 3 тисячі кв. метр. Крім того, завод займається переробкою пластичних мас.