Полимерные материалы

Алан-э-Дейл       19.08.2022 г.

Полиэтилен

Полиэтилен представляет собой прозрачный материал и считается самым распространенным полимером. Этот материал отличает высокая влагостойкость и газонепроницаемость. Он не пропускает воду, устойчив к кислотам, щелочам, солям и другим агрессивным элементам, хороший диэлектрик. Эластичность полиэтилена сохраняется даже при отрицательной температуре окружающей среды до отметки -70С градусов. Считается очень прочным и стойким материалом. Полиэтилен легко режется ножом, а при взаимодействии с огнем горит и одновременно плавится. К недостаткам также можно отнести слабую адгезию с минеральными соединениями и клеями, подверженность старению при попадании солнечного света и агрессивным факторам окружающей среды. При данных отрицательных фактах полиэтилен не теряет своих основных эксплуатационных свойств.

При изготовлении полиэтилена применяются термопластичные полимеры одного вида, а в результате различных обработок, получают совершенно различные по характеристикам типы полиэтилена. В зависимости от видов полимеризации различают три вида полиэтилена:

  1. Полиэтилен низкой плотности, получаемый при использовании высокого давления. Структура данного полимера имеет разветвленный вид, что обуславливает ее невысокую плотность и прочность, представляет собой мягкий и эластичный материал. Полиэтилен низкой плотности используется для изготовления пакетов для хранения пищевых продуктов, отходов и одежды, других упаковочных материалов. Из него изготавливают небьющеюся химическую посуду для лабораторий.
  2. Полиэтилен, производимый при среднем давлении и плотности. Получается при давлении в 5-40 атмосфер и температуре 130-140С. Также используется для изготовления упаковочных материалов большей плотности, не дорогой посуды, различный контейнеров и форм для пищевых и не пищевых продуктов.
  3. Материал, получаемый при низком давлении, и имеющий высокую плотность. Обладает улучшенной механической прочностью по сравнению с двумя другими видами полиэтилена. Изготавливается под давлением 5 атмосфер и при температуре +70С градусов. Из данного вида полиэтилена изготавливают пакеты, игрушки для детей, посуду, а также формы для воды и сыпучих продуктов, миски, тазики и прочую хозяйскую утварь. Также изготавливают водопроводные трубы, медицинские шприцы, детали механизмов, шланги, фитинги поливочных систем. С применением литья изготавливают вентили, краны, задвижки, зубчатые колеса, шестерни.

Физические состояния термопластов

В зависимости от принимаемых фазовых состояний термопластичные материалы делятся на аморфные и кристаллические (точнее кристаллизующиеся). В кристаллизующихся литьевых термопластах всегда сохраняется какая-то доля незакристаллизованного (аморфного) материала, поэтому эти материалы иногда называют частично-кристаллическими. Некоторые материалы (PC), в принципе способные к кристаллизации, не кристаллизуются при литье под давлением, оставаясь аморфными. Есть материалы , которые могут быть аморфными или кристаллизоваться в зависимости от условий литья. Другие — очень сильно меняют степень кристалличности и свойства при изменении технологического режима

Способность к кристаллизации — очень важное свойство материалов, определяющее их поведение при переработке, и которое обязательно должно учитываться при конструировании изделий и пресс-форм и выборе технологического режима литья. Кристаллизующиеся материалы имеют высокий уровень усадки и анизотропии усадки (разница продольной и поперечной усадки)

Пигменты и другие добавки, действуя как нуклеаторы (зародышеобразователи кристаллизации), могут значительно изменять структуру и свойства кристаллизующихся материалов.           

В зависимости от температуры аморфные термопласты имеют 3 физических состояния: стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее.

Для стеклообразного состояния характерны небольшие упругие деформации. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное происходит в некотором диапазоне температур, центр которого называют температурой стеклования Tc (glass transition temperature, Tg). В зависимости от метода определения температура стеклования может значительно изменяться. При повышении температуры стекловании повышается температура эксплуатации аморфного материала.

Полимер в высокоэластическом состоянии способен к большим обратимым деформациям, достигающим сотен и более %. При повышении температуры литьевой термопластичный материал переходит из высокоэластического состояния в вязкотекучее. Температура такого перехода называется температурой текучести Тт. Выше температуры текучести в полимере проявляются необратимые деформация вязкого течения. При нагревании аморфного материала обычно визуально наблюдается нефазовый переход, напоминающий процесс плавления для кристаллизующихся термопластов. Температуру такого перехода условно называют температурой плавления (melting temperature, Tm ) аморфного материала.  

В кристаллизующихся термопластах аморфная фаза может приобретать описанные выше физические состояния. При нагревании кристаллическая фаза плавится. Температура этого фазового перехода называется температурой плавления Тпл (melting temperature, Tm). Свойства кристаллизующихся полимеров зависят от содержания кристаллической фазы и от того, в каком физическом состоянии (стеклообразном или высокоэластическом) находится при температуре эксплуатации аморфная фаза.

Полистирол

Полистирол представляет собой термопластичный полимер с прозрачной поверхностью и достаточно большой жёсткостью, его плотность достигает 1080 кг/м3. При нормальных температурах этот материал достаточно твердый и одновременно хрупкий, размягчаться начинает при температуре выше 80 градусов по Цельсию. Растворим полистирол при помощи ароматических углеводородов или с использование сложных эфиров. Также этот материал помимо повышенной хрупкости обладает и повышенной горючестью. Защищён от агрессивного воздействия щелочей и серных кислот, что позволяет использовать его во многих промышленных отраслях, является светостойким и светопроницаемым.

Получают полистирол из стирола (прозрачная легко воспламеняемая жидковатая смесь, что вырабатывается в процессе гидролиза нефтепродуктов, которая довольно просто полимеризируется при помощи действия солнечного света и нагревания). Выпускаются он подобно другим полимерам в форме гранул или белого порошка, которые на производстве перерабатывают в необходимые изделия.

Полистирол активно применяется в строительстве, его вспененную форму используют в качестве теплоизоляционного материала – пенополистирола, плотность которого варьируется в пределах 10-50 кг/м3, что позволяет осуществлять транспортировку и установку панелей без особых физических усилий. Также из этого полистирола делают облицовочную плитку и различную мелкую фурнитуру. Используя его вместе с органическими растворителями можно получить качественный клей.

Какие полимеры относятся к термореактивным?

Термореактивными вещества называются из-за необратимости процесса полимеризации. В отличии от термопластов, которые под воздействием температуры размягчаются, а при охлаждении восстанавливают исходные свойства, термореактивные соединения под воздействием высоких температур разрушаются. Поэтому термореактивным полимером является любой полимер, который не может циклически переходить из твердого состояния в расплав и обратно.

С химической же точки зрения, отличием реактопластов является образование химических связей между макромолекулами в структуре вещества. Эти связи намного сильнее, чем силы Ван-Дер-Ваальса, связывающие макромолекулы в термопластах, а потому материалы получаются более твердыми и прочными.

Рассмотрим наиболее популярные разновидности данных веществ:

  • Полимеры на базе смол и эфиров. Широко распространены полиэфирные, эпоксидные и карбамидные смолы. Также до сих пор применяются фенолформальдегидные смолы. За счет воздействия отвердителя, вязкая и густая смола приобретает твердость и высокую прочность. Процесс отверждения может сопровождаться выделением тепловой энергии, так как реакция полимеризации идет с позитивным энергетическим балансом.
  • Полиуретаны. Это группа полимеров, на базе которых создаются двухкомпонентные и многокомпонентные смеси, формирующие твердое вещество во время контакта компонентов.
  • Синтетические каучуки. Широко распространенная группа веществ, которая стремительно вытесняет натуральные каучуки из всех сфер, где применяются резинотехнические изделия.

Важная особенность реактопластов – их синтетическая природа. В естественных условиях не возникает ситуаций, когда могли бы сформироваться реактопласты, что связано с необходимостью применения двухкомпонентных и многокомпонентных составов.

Другие распространенные термопластичные полимеры

Также можно выделить еще целый ряд полимеров, которые хорошо зарекомендовали себя в строительстве, робототехнике и производстве бытовых приборов, деталей и компонентов для них.

Поливинилхлорид широко применяется при производстве пластмасс, используемых в конечных изделиях в строительстве: линолеум и декоративная плитка, водопроводные трубы, плинтуса, запасные части, шестеренки, и других подвижные детали бытовых приборов и техники.

Поливинилацетат – очень часто применяется в строительстве в виде связующих компонентов для лаков, красок, как пластификатор для цементных растворов.

Читать также: Чем резать керамогранит 600х600

Фторопласт – считается фторсодержащим полимером. Материал широко применяются в электро- и радиотехнике, при производстве водопроводных труб, вентилей и кранов, бытовых и промышленных насосов, медицинских инструментов и техники, в криогенных емкостях для нанесения на поверхность.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что повседневно нас окружают изделия, техника, посуда и приборы, которые изготовлены или содержат в своей основе термопластичные полимеры. Такую популярность им придают эксплуатационные свойства, такие как твердость, стойкость к кислотам и щелочам, долговечность, универсальность и легкость в обработке, малый вес и большой диапазон рабочих температур.

Нейтральный цвет всех полимеров позволяет с легкостью окрашивать заготовки и конечный продукт в любую желаемую палитру. Это дает возможность подбирать готовые изделия из пластмасс под цвет комнаты и интерьера любой формы и сложности исполнения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Реакция полимера на механическое воздействие при повышенных температурах зависит от его строения. Возможна следующая схема классификации полимеров в зависимости от их поведения при высоких температурах:

  • Все полимеры можно разделить на термопласты (или термопластичные полимеры) и реактопласты (или термореактивные полимеры)
  • Термопласты размягчаются при повышении температуры литья под давлением и становятся подобными жидкостям, а при охлаждении они твердеют
  • Этот процесс обратим и может быть повторен несколько раз.

Термопласты – сравнительно мягкие материалы. Большинство линейных гибкоцепных полимеров и полимеров с относительно небольшим содержанием боковых ветвей принадлежат к классу термопластов.

Если говорить о молекулярном уровне, то это означает, что с повышением температуры вторичные связи разрушаются благодаря интенсивным молекулярным движениям. При этом становится возможным относительное перемещение соседних цепей при приложении напряжений. Если же расплавленный термопласт нагреть до слишком высокой температуры, то при литье под давлением начинается необратимая термодеструкция (разрушение он перегрева полимера).

Производство изделий из таких материалов происходит при одновременном воздействии повышенных температур и давления. Примеры обычных распространенных термопластов это полиэтилен, полистирол, полиэтилентерефталат и поливинилхлорид.

Свойства и применение

Термопластичными называют полимеры, которые при нагревании переходят из твердого состояния в мягкое, тягучее, а при охлаждении снова принимают твердую форму. Данные элементы получают реакцией полимеризации. Эта реакция проходит под большим давлением и без применения примесей. Реакция полимеризации стала возможна только благодаря современной химии и специализированной аппаратуре. Получить данный процесс в естественных условиях невозможно.

Свойства термопластичных полимеров вызваны способом соединения мономеров – соединение осуществляется в одном месте, в одном направлении. Другими словами, молекулы соединены между собой в линию при линейном виде, и в виде нескольких линий, сплетенных в паутину, при разветвленной структуре.

Термопластичные полимеры хорошо плавятся, а также растворяются в реагентах и растворителях. При испарении растворителя материал твердеет и приобретает прежние свойства. Это качество применяется при производстве различных клеев, лаков, красок, герметиков, замазок и других строительных растворов, имеющих в своем составе полимеры.

Из термопластичных полимеров выделяют:

  • полиолефины;
  • полиамиды;
  • поливинилхлориды;
  • фторопласты;
  • полиуретаны;
  • поликарбонаты;
  • полиметилметакрилаты;
  • полистирол.

На основании полимеров, исходных веществ и способов обработки выделяют следующие окончательные продуты:

Самое широкое применение термопластичные полимеры получили в строительстве при изготовлении материалов для изоляции, органических стекол, пленок и покрытий различной плотности и толщины, тонких волокон, а также в качестве связующих основ для клеев, штукатурок и теплоизоляционных материалов.

Из полимеров изготавливают бутылки и различные по форме сосуды, тару, трубы, детали машин оргтехники, компьютеров и электронного оборудования. А также используют при производстве напольного покрытия — линолеума, плитки, плинтусов, отделочных декоративных пленок, настенных панелей и пластика.

https://youtube.com/watch?v=t3hqMqucmHA

https://youtube.com/watch?v=zzekXqafYMM

https://youtube.com/watch?v=vdw5_8JjANI

Виды съемных протезов

Съемные протезы делятся на несколько групп по таким признакам, как:

количество оставшихся зубов. По этому параметру съемные протезы делятся на полные, частичные и микропротезы. Как это становится ясно из названия, первые два вида протезирования используют соответственно при полной и частичной утрате зубов. Микропротезы применяют при потере одного зуба;
продолжительность ношения. По данному признаку съемные протезы делятся на временные и постоянные. Первые рекомендованы для восстановления зубного ряда на то время, которое требуется для изготовления постоянного протеза. Ношение таких протезов предупреждает смещение соседних зубов и обеспечивает психологический комфорт

Последнее особенно важно, если утрачен зуб в зоне улыбки. Что касается постоянных протезов, то они предназначены для долговременного использования;
конструкция и материалы

В зависимости от конфигурации протеза и использованных материалов выделяют пластинчатые и бюгельные (на замках и на кламмерах) протезы, которые изготавливаются из металла, пластмассы, акрила, нейлона и т.д.

Наибольшее распространение сегодня получили бюгельные и съемные протезы из термопластических материалов, поэтому рассмотрим их подробнее и обозначим все «за» и «против» для каждого типа.

Типичные ошибки при разметке термопластиком

Если структурировать все ошибки, о которых упоминалось ранее, и вынести их в отдельный список, то он будет выглядеть следующим образом:

  1. Нанесение новой разметки на старую краску.
  2. Недогрев материала, вызванный либо некачественным плавлением, либо слишком низкой температурой окружающей среды.
  3. Плохое замешивание с нарушением временных рамок и температурного режима.

Покрытие из термопластика не рекомендуется наносить на старую краску

В целом термопластик — это наилучшее решение для создания качественной разметки. Он гораздо надежнее и экономичнее красок, используемых ранее, а потому активно вытесняет их с рынка.

Виды и свойства термопластов

Термопластами (также называемые термопластичными полимерами, термопластиками, термопласт-полимерами, пластмассами, thermoplast, thermoplastic), говоря научным языком, называют полимеры, способные многократно преобразовываться при нагреве в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние и в этой фазе перерабатываются в конечные изделия

По завершению изготовления изделия они обладают возможностью повторной переработки, что особенно важно при утилизации полимерных отходов.. К термопластам относят полиэтилен, полиметилметакрилат, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиизобутилен, полистирол, полиамид, полиимид и другие полимеры.

К термопластам относят полиэтилен, полиметилметакрилат, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиизобутилен, полистирол, полиамид, полиимид и другие полимеры.

Такие свойства обусловлены структурой макромолекул и их взаимодействием. Так термопластам свойственны линейные и разветвленные структуры макромолекул, а также отсутствие 3-хмерных сшитых структур. При этом группы макромолекул могут образовывать как аморфные, так и аморфно-кристаллические структуры. Макромолекулы связанны друг с другом, как правило, только физически, и энергия обрыва таких связей невысока, гораздо ниже энергии обрыва связей на химическом уровне в макромолекуле. Именно этим и обусловлен переход термопластов в пластичное состояние без деструкции макромолекул.

Однако существуют некоторые полимеры с линейной структурой макромолекул, но термопластичными не являются, так как температура их деструкции ниже температуры текучести. Ярким примером служит целлюлоза.

Чаще всего термопласты нерастворимы в воде (малогигроскопичны), являются горючими, устойчивыми к щелочным и кислотным средам, являются диэлектриками. Термопластичные полимеры классифицируют на неполярные и полярные по тому, как они себя ведут при наложении электрических полей.

Термопласты бывают наполненными или однородными. Однородные термопласты также именуют смолами, которые, в свою очередь, подразделяют на природные и синтетические. Наполнители же значительно изменяют эксплуатационные и технологические свойства термопластов. Широкое применение получили стеклопластики (полимеры, наполненные стекловолокном), углепластики (полимеры, наполненные углеволокном), а также специальные пластики (полимеры, наполненные разнообразными добавками — антипиренами, электропроводящими и антифрикционными добавками, антистатиками, износостойкими добавками и т.д.).

Другие свойства пластмасс

Химическая стойкость. Химическая стойкость пластмасс, как правило, выше, чем у металлов. Химическая стойкость пластмасс в основном определяется свойствами связующего (смолы) и наполнителя. Наиболее химически стойкими в отношении всех агрессивных сред являются фторсодержащие полимеры —фторопласты 4 и 3. К числу кислотостойких пластмасс в отношении концентрированной соляной кислоты могут быть отнесены винипласт и фенопласты с асбестовым наполнителем. Стойкими к действию щелочей являются винипласт и хлорвиниловый пластик.

Электроизоляционные свойства. Почти все пластмассы — хорошие диэлектрики. Этим объясняется их широкое применение в электро- и радиотехнике. Большинство пластмасс плохо переносит т. в. ч. и поэтому они применяются в качестве электроизоляционных материалов для деталей, которые предназначаются для работы при частоте тока 50 Гц. Однако такие ненаполненные высокополимеры, как фторопласт и полистирол, практически не меняют своих диэлектрических качеств в зависимости от частоты тока и могут работать при высоких и сверхвысоких частотах.

Повышение температуры, как правило, ухудшает электроизоляционные характеристики пластмасс. Исключение составляет полистирол, сохраняющий электроизоляционные свойства в интервале температур от —60 до +60° С, и фторопласт 4 — в интервале температур от —60 до +200°. С.

Фрикционные свойства. В зависимости от условий работы пластмассовые детали могут обладать различными по величине фрикционными характеристиками. Так, например, текстолит при малых нагрузках имеет малый коэффициент трения, что и позволяет широко использовать его вместо бронзы, антифрикционных чугунов и т. д. Коэффициент трения тормозных материалов типа КФ-3 высок, что и отвечает назначению этих материалов. Из этих двух примеров следует, что утверждение, высказанное выше, справедливо

Компонентный состав

Исходя из структуры типового полимера, пластмассами называются химические вещества, образующиеся в результате устойчивого слияния нескольких органических групп.

Все полимерные цепи основаны на углеводородах — молекулах, построенных из атомов водорода и углерода. Они получаются из нефти, природного газа или угля. Сырая нефть представляет собой густую вязкую смесь, содержащую тысячи различных углеводородов, которые необходимо отделить, прежде чем мы сможем её использовать. Это происходит на нефтеперерабатывающем заводе с помощью процесса, называемого фракционной перегонкой.

Данный процес является более сложной версией дистилляции, которая используется для очистки воды. Если мы нагреем воду, она в конечном итоге превратится в пар, который мы можем собрать, охладить и снова конденсировать в высокоочищенную или «дистиллированную» воду. Аналогичным образом производится очистка и перегонка сырой нефти. Все те углеводороды, которые она содержит, имеют молекулы разного размера и веса, поэтому они кипят и конденсируются при разных температурах.

Сбор и дистилляция различных частей сырой нефти при разных температурах даёт набор относительно простых смесей углеводородов, называемых фракциями, которые затем используются для изготовления различных типов пластмасс.

Полученные таким образом углеводороды являются сырьём для проведения реакций полимеризации, в результате которых образуются полимеры. Некоторые полимеры получают путём скрепления углеводородных мономеров вместе. Такой процесс называется аддитивной полимеризацией. Другие образуются путем соединения двух небольших углеводородных цепей и удаления молекулы воды. В результате создаётся более крупная углеводородная цепь. А сам процесс известен как конденсационная полимеризация.

Для ускорения полимеризации необходимо использовать определённые химические вещества, называемые катализаторами. Катализаторы — это вещества, которые повышают вероятность протекания химической реакции. Хотя они могут временно изменяться во время реакции, они снова появляются при её завершении конце в своей первоначальной форме; другими словами, они не меняются навсегда по мере того, как происходит реакция.

Поскольку эксплуатационные требования к пластмассам меняются, то часто приходится добавлять к основным углеводородам другие ингредиенты, чтобы получить полимер с точно правильными химическими и физическими свойствами. Эти дополнительные ингредиенты включают:

  • Красители (которые, как следует из названия, изменяют цвет пластика);
  • Пластификаторы (которые делают пластик более гибким, вязким, пластичным);
  • Стабилизаторы (чтобы пластмассы не разламывались под воздействием внешних факторов – света, давления, температуры);
  • Наполнители (обычно недорогие минералы, позволяющие экономить дорогостоящие углеводороды без ущерба для эксплуатационных характеристик конечного продукта).

Период адаптации и сроки эксплуатации

Средняя продолжительность привыкания к протезам составляет 30 дней. За это время пациент учится принимать пищу, разговаривать и улыбаться с новыми зубами.

Однако иногда срок привыкания может увеличиться до 3 месяцев. Это может быть связано со следующими факторами:

  • атрофия альвеолярного гребня челюсти (если пациент длительное время провел без зубов и их аналогов);
  • плохая устойчивость конструкции (может произойти в связи со сглаживанием рельефа десны или по причине некачественно изготовленного протеза);
  • индивидуальные особенности зубочелюстной системы пациента.

Для того чтобы быстрее привыкнуть к съемной конструкции, необходимо носить ее весь день. Изъятие протеза из ротовой полости увеличивает сроки адаптации. Кроме того, пациенту следует сразу приучить себя к выполнению всех необходимых гигиенических процедур, связанных с эксплуатацией конструкции, дабы избежать неприятных ощущений и воспаления.

В первые дни ношения протеза может возникать повышенное слюнотечение и рвотные позывы. Эти факторы устраняются самостоятельно, с привыканием организма к присутствию инородного предмета в ротовой полости.

С началом ношения протеза следует постепенно увеличивать нагрузку на жевательный аппарат – пережевывать порезанные кусочки фруктов, хлеб, и прочие продукты. Не следует отказываться от твердой пищи. В первую пору следует отказаться лишь от семечек, орехов и клейких продуктов (ирис, карамель и т. д.).

Установка правильной артикуляции тоже происходит довольно быстро. Если протез хорошо зафиксирован, пациент довольно быстро начинает артикулировать в нормальном темпе.

Для ускорения процесса следует больше тренироваться говорить вслух, активно использовать мимические мышцы.

Характеристики и свойства термопласта

У Zedex небольшой коэффициент температурного расширения, стойкость к вибрации и износу. Он выдерживает диапазоны температур от +80 до -50 градусов Цельсия. Может легко выдержать давление, в том числе и кромочное.

Высокомолекулярный полиэтилен очень упругий материал. Он устойчив к износу, хорошо скользит по поверхности, имеет низкое водопоглащение. Он отлично переносит воздействие химических веществ, не портится от ударов. Его легко сваривать и обрабатывать. У данного материала низкая газопроницаемость, он прекрасно переносит низкие температуры.

Сверхмолекулярный полиэтилен гораздо прочнее высокомолекулярного. Он также устойчив к износу, не разрушается от ударов, устойчив к минусовым температурам до -100. Не плавится при +150 градусах, под действием кислот и щелочей не разрушается, кроме азотной кислоты. Низкая паро и газонепроницаемость.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.