Пластифікатори, затверджувачі, стабілізатори та барвники
Пластифікатори вводяться в полімери з метою підвищення еластичності та пластичності при переробці пластмас у вироби та збільшення їх морозостійкості. Це органічні речовини з високою температурою кипіння та низькою температурою замерзання: дибутилфталат, ефіри стеаринової та олеїнової кислот, рицинова олія та інші.
Як правило, пластифікатори виконують і роль змащувальних речовин, що зменшують тертя між частинками композицій та прилипання пластмас до металевих частин прес-форми.
Затверджувачі (фенолформальдегідні, кремнійорганічні смоли та інші) застосовуються в полімерних композиціях для прискорення затвердіння, у тому числі при кімнатних температурах.
Стабілізатори (аміни, сажа та інші) додають у полімерні композиції для підвищення стійкості до дії різних факторів (тепла, радіації, кисню, озону, багаторазового навантаження). Необоротні зміни, які у пластмасах під впливом зазначених зовнішніх чинників, називаються старінням. Таким чином, стабілізатори уповільнюють процеси старіння, що призводять до погіршення технічних властивостей пластмас.
Барвники (сурік, нігрозин та інші) вводяться для фарбування пластмас.
Основні способи переробки пластмас у вироби.
Залежно від фізичного стану, технологічних властивостей та інших факторів для переробки пластмас вироби застосовують різні способи.
Пряме (компресійне) пресування - один з основних способів переробки реактопластів у вироби, при якому матеріал завантажується безпосередньо в оформлювальну порожнину нагрітої прес-форми, де відбувається формування під тиском при підвищеній температурі. Процес пресування здійснюють наспеціальних гідравлічних пресах.
Литєве пресування дозволяє отримувати вироби складної конфігурації із застосуванням арматури, з глибокими отворами, у тому числі й різьбовими.
Лиття під тиском - це високопродуктивний метод переробки термопластів у вироби. Вихідний матеріал у вигляді гранул або порошку з бункера з дозуючим пристроєм надходить у робочий циліндр ливарної машини, там нагрівається до в'язкотекучого стану і видавлюється в прес-форму, де набуває конфігурації її внутрішньої порожнини. У прес-формі відбувається охолодження та затвердіння матеріалу. Після цього прес-форму розкривають та виштовхують готовий виріб. Литтям під тиском одержують різноманітні вироби складної конфігурації, високої якості та точності. Процес здійснюється на спеціальних автоматичних ливарних машинах (термопластавтоматах).
Центробіжне лиття застосовується для виготовлення виробів, що мають форму тіл обертання (труби, втулки, шківи, зубчасті колеса і т.д.). Температура ливарної форми повинна бути на 20. 30 ° С вище, ніж температура плавлення матеріалу. Прогріту форму обертають із частотою 600. 1800 хв -1 . Розплавлений матеріал подасться до неї певними порціями.
Екструзія (виловлювання) - безперервний технологічний процес отримання виробів або напівфабрикатів необхідного профілю шляхом продавлювання полімерного матеріалу в міру, профільний отвір (фільєру) відповідного перерізу. Екструзію застосовують для одержання плівки, листів, труб, рівних профільованих виробів. нанесення ізоляції на дроти та покриттів на папір та інші підкладки. Її здійснюють на спеціальних черв'ячних пресах – екструдерах.
Каландрування - процес виготовлення листів або нескінченної стрічки (плівки) шляхомпропускання розм'якшеного термопластичного матеріалу через зазор між декількома паралельно розташованими валками, що обертаються. Каландрування здійснюю на спеціальних валкових агрегатах-каландрах. Число валків у сучасних каландрах може бути від 3 до 5. Кожна вилка забезпечена системою внутрішнього обігріву та регулювання температури. Крім отримання листових та плівкових матеріалів каландрування застосовують для одностороннього або двостороннього нанесення полімерних покриттів на текстильне або паперове полотно, нанесення тиснень на плівки.
Термоформування - процес виготовлення порожнистих об'ємних виробів з листових термопластичних матеріалів. Воно поєднує кілька видів: вакуумне, пневматичне та механічне формування. Листову заготівлю нагрівають до високоеластичного стану, надають їй необхідну форму за допомогою вакууму, стисненого повітря або пуансону і після охолодження, необхідного для фіксації форми виробу, видаляють його з матриці.
Нероз'ємні з'єднання пластмасових деталей отримують зварюванням та склеюванням. Зварювання застосовують лише для з'єднання термопластів; склеювання - для деталей, виготовлених із різних пластмас.
Термопластичні пластмаси.
В основі термопластичних пластмас лежать полімери лінійної або розгалуженої структури, іноді склад полімерів вводять пластифікатори. Робоча температура простих термопластів має перевищувати 60—70°С, при перевищенні цієї межі їх фізико-механічні властивості різко знижуються. Більш теплостійкі структури можуть працювати до 150-250 ° С, а термостійкі з жорсткими ланцюгами і циклічні структури стійкі до 400-600 ° С.
При тривалому статичному навантаженні утворюється вимушено-еластична деформація і міцність знижується. Зі збільшенням швидкостідеформування не встигає розвиватися високоеластична деформація та виріб руйнується. Більш міцними та жорсткими є кристалічні полімери. Межа міцності термопластів становить 10-100 МПа. Модуль пружності (1,8-3,5) 103 МПа. Вони добре пручаються втомі, їх довговічність вища, ніж у металів. Межа витривалості становить 02-03 межі міцності. При частотах навантаження понад 20 Гц відбуваються розігрів матеріалу та зменшення міцності.
Термопласти бувають: неполярні та полярні.
Неполярні термопластичні пластмаси. До них відносяться поліетилен, поліпропілен, полістирол та фторопласт-4.
Полярні термопластичні пластмаси, це фторопласт-3, органічне скло, полівінілхлорид, поліаміду, поліуретани, поліетилентерефталат, полікарбонат, поліарилати, поліформальдегід та ін.
Термореактивні пластмаси.
Термореактивні пластмаси (смола) використовують як сполучні речовини, в які іноді вводяться пластифікатори, затверджувачі, прискорювачі або сповільнювачі і розчинники. Основними вимогами до сполучних речовин є висока здатність клеїти (адгезія), високі теплостійкість, хімічна стійкість і електроізоляційні властивості, простота технологічної переробки, невелика усадка і відсутність токсичності (шкідливості). Смола склеює як окремі шари наповнювача, так і елементарні волокна і сприймає навантаження одночасно з ними, тому сполучна речовина після затвердіння повинна мати достатню міцність на відрив при розшаровуванні матеріалу. Для забезпечення високої адгезії сполучна повинна бути полярною. Необхідно, щоб температурні коефіцієнти лінійного розширення сполучного та наповнювача були близькі за величиною.
У виробництві пластмас широковикористовують фенолоформальдегідні, кремнійорганічні та епоксидні смоли, ненасичені поліефіри та їх різні модифікації. Більш високою адгезією до наповнювача мають епоксидні сполучні, які дозволяють отримувати армовані пластики з високою механічною міцністю.
-на кремнійорганічному сполучному при тривалому нагріванні - 260-370 ° С;
-на фенолоформальдегідному до 260 ° С;
-на епоксидному до 200°С;
-на ненасиченому поліефірному до 200°С;
-на поліамідному сполучному 280-350 про З.
Важливою властивістю ненасичених поліефірів та епоксидних смол є їх спроможність до затвердіння не тільки при підвищеній, але й за нормальної температури без виділення побічних продуктів з мінімальною усадкою. З пластмас на їх основі можна отримувати великогабаритні вироби.
Залежно від форми частинок наповнювача термореактивні пластмаси можна поділити на такі групи: порошкові, волокнисті та шаруваті.