Оценка качества пластмассы

У линейных полимеров макромолекулы представляют собой длинные зигзагообразные цепи длиной до 1,27-10 Å (0,127 мм).

Разветвленные пластмассы состоят из макромолекул с боковыми ответвлениями, число и длина которых могут варьироваться в широких пределах.

Сетчатые пластмассы построены из длинных цепей, соединенных друг с другом в трехмерную сетку поперечными химическими связями.

Следует отметить, что любой полимер неоднороден по молекулярной массе, то есть наряду с очень большими молекулами в полимере могут быть и молекулы средних и малых размеров.

2. По способу получения на изготовление:

• полимеризацией
• поликонденсацией

При полимеризации молекулы мономера соединяются между собой в длинные цепные молекулы без выделения побочных продуктов, Например, этилен (мономер) под воздействием высокой температуры и давления превращается в полиэтилен (полимер), молекулы которого состоят из многократно повторявшихся остатков мономера - этилена (-СН2-СН2-)n. Если полимеризуются два или большее число мономеров разного строения, то этот процесс называется сополимеризация.

Принципиально отличается от полимеризации процесс получения полимеров поликонденсацией, при котором соединение молекул одинакового или различного строения сопровождается выделением простейших низкомолекулярных продуктов. Например, при поликонденсации дикарбоновых кислот с диаминами получаются полиамиды.

3. По отношению к нагреванию:

• термопластичные (термопласты)
• термореактивные (реактопласты)

Термопласты при нагреве до определенной температуры не претерпевают коренных химических изменений. Они могут многократно нагреваться в указанном интервале температур, а затем возвращаться в исходное состояние. Молекулы термопластов обычно имеют линейную структуру. В группу термопластов входят: полиэтилен, полипропилен, полиамиды, полиметилметакрилат. Первым термопластом, нашедшим широкое применение, был целлулоид—искусственный полимер, полученный путем переработки природного—целлюлозы.

Реактопласты под воздействием температуры подвергаются необратимым изменениям в результате соединения макромолекул друг с другом поперечными химическими связями с образованием трехмерных (пространственных) сеток.

Изделия из реактопластов при нагреве не размягчаются и не могут подвергаться повторной переработке. К реактопластам относят фенолформальдегидные смолы, аминопласты, эпоксидные смолы, полиуретаны. По способу производства связующего пластмассы подразделяются на пластмассы, получаемые методом цепной полимеризации (сополимеризации) и поликонденсации. (Схема 2)

4. По агрегатному  состоянию:

Полимерные вещества могут находиться только в твердом и жидком (точнее вязкотекучем) состояниях и не могут быть переведены в газообразное состояние. Пластмассы могут находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состояниях. Если макромолекулы перепутаны и не имеют определённой ориентации, полимер находится в аморфном состоянии. На участках, где наблюдается направленность макромолекул, они находятся в кристаллическом состоянии. Многие пластмассы ни при каких обстоятельствах не проявляют склонности к кристаллизации. Кристаллические же пластмассы не бывают закристаллизованы полностью, обычно они содержат и аморфную фазу.

5. По виду наполнителя  различают следующие группы пластмасс:

-ненаполненные (на основе чистых смол без наполнителей);

-композиционные (содержат различные наполнители):газонаполненные, слоистые пластики, порошкообразные.

 Композиционные пластмассы кроме связующего содержат наполнитель и другие добавки. В зависимости от вида наполнителя их выпускают в виде пресспорошков, волокнистых, слоистых и газонаполненных пластмасс. Пресспорошки представляют собой смесь измельченной смолы с различными наполнителями. В зависимости от вида волокнистого наполнителя пластмассы имеют разные названия: волокнит, стекловолокнит (из стеклянного волокна), ас-боволокнит (из волокна асбеста), текстоволокнит (из текстильных обрезков).

Слоистые пластики вырабатывают пропиткой термореактивной смолой древесного шпона, бумаги, ткани и стеклоткани с последующим прессованием при повышенной температуре.

Газонаполненные пластмассы получают введением порообразователей в связующее с последующим действием высокой температуры. Их называют пенопластами или поропластами. Пенопласты имеют малую объемную массу и могут быть с открытыми и закрытыми порами. Пенопласты вырабатывают на основе различных смол: феноло-альдегидных, полистирола, полиуретана. Вид смолы, степень и характер пор определяют свойства газонаполненных пластмасс.

            6. По применению пластмассы подразделяют на:

силовые:

конструкционные;

фрикционные;

электроизоляционные;

несиловые:

оптически прозрачные,

химически стойкие,

теплоизоляционные,

вспомогательные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТМАСС

Полимерные материалы, как уже говорилось, отличаются технологичностью. Они могут перерабатываться в изделия самыми разнообразными методами. При этом параметры переработки (температура и давление) значительно ниже, чем при переработке  таких материалов, как металлы, стекло и керамика. Способ обработки и ее режим определяются видом полимера и типом получаемого изделия.

Общая схема производства пластмасс  включает традиционные процессы — дозировку и приготовление полимерной композиции, формование изделий и стабилизация их формы и физико-механических свойств (схема1).

 

Схема 1- Общая схема производства пластмасс

Технология производства пластмасс является недорогостоящим и быстрым процессом, что даёт ему возможность вытеснить дорогостоящие металлы.

Приготовление композиций производят на смесителях различных систем. Для перемешивания сухих композиций обычно используют турбулентные и шнековые смесители. Специфическим широко используемым способом приготовления полимерных композиций является вальцевание.

Вальцевание — операция, при которой масса перетирается в зазоре между обогреваемыми валками, вращающимися в противоположном направлении (рис.1). Вальцевание позволяет равномерно перемешать компоненты смеси. При многократном пропускании массы через валки полимер в результате термомеханических воздействий переходит в пластично-вязкое состояние. Этот процесс называют пластикацией.

В зависимости от температуры вальцевания макрорадикалы, что образуются вследствие механохимических процессов, могут либо дезактивироваться, что приведет к снижению молекулярной массы полимера, либо рекомбинироваться, давая при этом блок- и привитые сополимеры. Это явление широко используется в технологии переработки пластмасс.

Экструдирование — перемешивание массы в обогреваемом шнековом прессе (экструдере) с последующим продавливанием массы сквозь решетку для формования полуфабриката в виде гранул (такой экструдер называется гранулятором).

Формование изделий. Выбор метода формования зависит в основном от вида получаемой продукции. Так, листовые материалы формуются обычно на каландрах, трубы и погонажные профильные изделия экструдируют, штучные изделия в основном формуют литьем под давлением.

Каландрирование — процесс формования полотна заданной толщины и ширины из пластичной смеси (приготовленной, например, на вальцах) путем однократного пропускания между обогреваемыми полированными валками с последовательно уменьшающимся зазором. Схемы работы Г-образного и Z-образного каландров представлены на рис.2. Каландрированием производят полимерные пленки. В частности, большую часть линолеума изготовляют вальцево-каландровым способом. Многослойный линолеум получают горячим дублированием заранее отформованных на каландрах пленок: защитной, декоративной и подкладочной (несущей) (см. рис.5).

Рисунок 1-  Схема вальцевания: а — загрузка массы; б — вальцевание; в — переход массы на один валок; г — срез массы с валка; 1,3 — валки; 2 — вальцуемый материал; 4 — нож

Экструзия — процесс получения профилированных изделий способом непрерывного выдавливания размягченной массы через формообразующее отверстие (мундштук). Экструзией производят трубы (рис.2) и погонажные изделия (плинтусы, раскладки, «сайдинг», оконные профили и т. п.). Выпускают специальные экструдеры для формования линолеума (в том числе и двухслойного). На экструдерах формуют полимерные пленки в виде бесшовного рукава. Для этого формуется труба, внутрь которой подается воздух, раздувающий ее в тонкую пленку.

Литьем под давлением с помощью литьевых машин (рис.3) получают небольшие изделия сложной конфигурации из смесей на основе термопластичных полимеров (например, изделия для санитарно-технических устройств, вентиляционные решетки, мелкие плитки и т. п.). Гранулированный полуфабрикат нагревается до вязко текучего состояния в цилиндре литьевой машины и плунжером впрыскивается в разъемную форму, охлаждаемую водой.

Горячее прессование используют в основном для формования изделий из термореактивных полимеров. Так, в частности, получают листовые материалы: бумажно-слоистый и деревослоистый пластик, сверхтвердые древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты. Для листовых материалов используют многоэтажные прессы с масляным или паровым обогревом плит (t = 120… 150 °С). На таких прессах формуют одновременно 5… 15 листов. В начале прессования полимер расплавляется, связывая все компоненты, а затем необратимо отверждается, фиксируя заданную форму изделия.

Рисунок 2- Схема работы экструдера при производстве труб: 
1 — загрузочный бункер; 2 — шнек; 3 — формующая головка; 4 — калибрующая насадка; 5 — тянущее устройство; 6 — пустообразователь «дорн»

Горячим прессованием можно получать пенопласты с помощью веществ — газообразователей, разлагающихся с выделением газа при нагревании, т. е. в тот момент, когда полимер приобретает вязкопластичную консистенцию. Для формования плиты используют экструдеры (см. рис.3). Вспенивание происходит при выходе расплава из формующей головки. Такой экструдированный пенопласт имеет замкнутую пористость и плотную корочку на поверхности (фирменные названия: стиродур, пеноплекс).

Полистирольный пенопласт получают и более простым методом из гранул полистирола, содержащих легкокипящую жидкость — изопентан. Небольшое количество гранул помещают в замкнутую форму, которую опускают в горячую (85…95 °С) воду. Когда полистирол размягчается, изопентан вскипает и вспучивает гранулы в 10…20 раз. Гранулы занимают весь объем формы и, слипаясь друг с другом, образуют плиту или другое изделие. Такой пенополистирол называют ПСБ (беспрессовый).

Рисунок 3- Схема работы машины для литья под давлением: 
плавление сырьевой массы; б— впрыск расплава в форму; в — размыкание формы; 1 — поршень; 2 — загрузочный бункер; 3 — нагреватели; 4 — цилиндр; 5 — разъемная форма; 6 — изделие

                       

 

 

 

3. ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ БАЗОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Выбор номенклатуры показателей качества устанавливает перечень наименований количественных характеристик свойств продукции, составляющих ее качество и обеспечивающих возможность адекватной оценки уровня качества продукции. При обосновании выбора номенклатуры показателей качества продукции учитывают:

-Назначение и условия использования (эксплуатации) продукции;

-Требования потребителей;

-Обеспечение решения задач управления качеством продукции;

-Состав и структуру характеризующих свойств;

-Основные требования к показателям качества;

Номенклатура показателей качества пластмассы  устанавливается ГОСТ 25288-82 «ПЛАСТМАССЫ. НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ».

В свой курсовой работе я выбрала 7 основных показателей качества пластмассы: огнестойкость, прочность на растяжение, прочность на сжатие, коэффициент трения,  морозостойкость, теплопроводность и кислородный индекс т.к. при производстве пластмассовых изделий данные показатели будут  иметь огромное значение.

Наименование критерия, показателя качества и единицы измерения	Условное обозначение показателей качества
Испытание на статический изгиб:	sf
Плотность:
Ударная вязкость по Шарпи:
Водопоглащение:	Х
Ударная вязкость по Изоду:	А
Прочность при сдвиге в плоскости листа:
Предел прочности при сдвиге:

 

 

 

 

 

 

 

 

4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАСТМАССЫ

В зависимости от способа получения информации методы определения значений показателей качества продукции подразделяют на:

- измерительный;

- регистрационный;