Производство пластических масс

Содержание

Введение 2

Наполненные и супернаполненные пластики. 3

Литье при низком давлении 10

Требования к материалу изделия 10

Требования к пресс-форме 11

Литьевые машины для литья при низком давлении 11

Преимущества литья под давлением изделий из термопластов 12

с применением горячеканальных форм 12

Литье с газом 16

Литье тонкостенных изделий 20

Список литературы 26

Введение

Данная работа посвящена общим аспектам и технологии производства пластических масс.

Пластические массы, пластмассы, пластики, материалы, содержащие в своём соста-ве полимер, который в период формования изделий находится в вязкотекучем или высоко-эластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или кристаллическом со-стоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, П. м. делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, пере-работка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера - отвердением; при этом пластик необратимо утрачивает способность перехо-дить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). При формовании изделий из термо-пластов не происходит отвердения, и материал в изделии сохраняет способность вновь пе-реходить в вязкотекучее состояние.

П. м. обычно состоят из нескольких взаимно совмещающихся и не совмещающихся компонентов. При этом, помимо полимера, в состав П. м. могут входить наполнители по-лимерных материалов, пластификаторы, понижающие температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторы полимерных материалов, замедляющие его старение, красители и др. П. м. могут быть однофазными (гомогенными) или многофазными (гетерогенными, композиционными) материалами. В гомогенных П. м. полимер является основным компо-нентом, определяющим свойства материала. Остальные компоненты растворены в поли-мере и способны улучшать те или иные его свойства. В гетерогенных П. м. полимер вы-полняет функцию дисперсионной среды (связующего) по отношению к диспергированным в нём компонентам, составляющим самостоятельные фазы. Для распределения внешнего воздействия на компоненты гетерогенного пластика необходимо обеспечить прочное сце-пление на границе контакта связующего с частицами наполнителя, достигаемое адсорбци-ей или химической реакцией связующего с поверхностью наполнителя.

Наполненные и супернаполненные пластики.

Наполнитель в П. м. может быть в газовой или конденсированной фазах. В послед-нем случае его модуль упругости может быть ниже (низкомодульные наполнители) или выше (высокомодульные наполнители) модуля упругости связующего.

К числу газонаполненных пластиков относятся пенопласты - материалы наиболее лёгкие из всех П. м.; их кажущаяся плотность составляет обычно от 0,02 до 0,8 г/см3.

Низкомодульные наполнители (их иногда называют эластификаторами), в качестве которых используют эластомеры, не понижая теплостойкости и твёрдости полимера, при-дают материалу повышенную устойчивость к знакопеременным и ударным нагрузкам (см. табл. 1), предотвращают прорастание микротрещин в связующем. Однако коэффициент термического расширения эластифицированных П. м. выше, а деформационная устойчи-вость ниже, чем монолитных связующих. Эластификатор диспергируют в связующем в виде частиц размером 0,2-10 мкм. Это достигается полимеризацией мономера на поверх-ности частиц синтетических латексов, отверждением олигомера, в котором диспергирован эластомер, механическим перетиранием смеси жёсткого полимера с эластомером. Напол-нение должно сопровождаться образованием сополимера на границе раздела частиц эла-стификатора со связующим. Это обеспечивает кооперативную реакцию связующего и эла-стификатора на внешнее воздействие в условиях эксплуатации материала. Чем выше мо-дуль упругости наполнителя и степень наполнения им материала, тем выше деформацион-ная устойчивость наполненного пластика. Однако введение высокомодульных наполните-лей в большинстве случаев способствует возникновению остаточных напряжений в свя-зующем, а следовательно, понижению прочности и монолитности полимерной фазы.

Свойства П. м. с твёрдым наполнителем определяются степенью наполнения, типом наполнителя и связующего, прочностью сцепления на границе контакта, толщиной погра-ничного слоя, формой, размером и взаимным расположением частиц наполнителя. П. м. с частицами наполнителя малых размеров, равномерно распределёнными по материалу, ха-рактеризуются изотропией свойств, оптимум которых достигается при степени наполне-ния, обеспечивающей адсорбцию всего объёма связующего поверхностью частиц напол-нителя. При повышении температуры и давления часть связующего десорбируется с по-верхности наполнителя, благодаря чему материал можно формовать в изделия сложных форм с хрупкими армирующими элементами. Мелкие частицы наполнителя в зависимости от их природы до различных пределов повышают модуль упругости изделия, его твёр-дость, прочность, придают ему фрикционные, антифрикционные, теплоизоляционные, те-плопроводящие или электропроводящие свойства.

Для получения П. м. низкой плотности применяют наполнители в виде полых час-тиц. Такие материалы (иногда называемые синтактическими пенами), кроме того, облада-ют хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Применение в качестве наполнителей природных и синтетических органических во-локон, а также неорганических волокон (стеклянных, кварцевых, углеродных, борных, ас-бестовых), хотя и ограничивает выбор методов формования и затрудняет изготовление из-делий сложной конфигурации, но резко повышает прочность материала. Упрочняющая роль волокон в волокнитах, материалах, наполненных химическими волокнами (т. н. орга-новолокнитах), карбоволокнитах (см. Углеродопласты)и стекловолокнитах проявляется уже при длине волокна 2-4 мм. С увеличением длины волокон прочность возрастает бла-годаря взаимному их переплетению и понижению напряжений в связующем (при высоко-модульном наполнителе), локализованных по концам волокон. В тех случаях, когда это допускается формой изделия, волокна скрепляют между собой в нити и в ткани различного плетения. П. м., наполненные тканью (текстолиты), относятся к слоистым пластикам, от-личающимся анизотропией свойств, в частности высокой прочностью вдоль слоёв напол-нителя и низкой в перпендикулярном направлении. Этот недостаток слоистых пластиков отчасти устраняется применением т. н. объемно-тканых тканей, в которых отдельные по-лотна (слои) переплетены между собой. Связующее заполняет неплотности переплетений и, отверждаясь, фиксирует форму, приданную заготовке из наполнителя.

В изделиях несложных форм, и особенно в полых телах вращения, волокна-наполнители расположены по направлению действия внешних сил. Прочность таких П. м. в заданном направлении определяется в основном прочностью волокон; связующее лишь фиксирует форму изделия и равномерно распределяет нагрузку по волокнам. Модуль уп-ругости и прочность при растяжении изделия вдоль расположения волокон достигают очень высоких значений (см. табл. 1). Эти показатели зависят от степени наполнения П. м.

Для панельных конструкций удобно использовать слоистые пластики с наполните-лем из древесного шпона или бумаги, в том числе бумаги из синтетического волокна (Древесные пластики, Гетинакс). Значительное снижение массы панелей при сохранении жёсткости достигается применением материалов трёхслойной, или сэндвичевой, конструк-ции с промежуточным слоем из пенопласта или сотопласта.

Основные виды термопластов. Среди термопластов наиболее разнообразно приме-нение полиэтилена, поливинилхлорида и полистирола, преимущественно в виде гомоген-ных или эластифицированных материалов, реже газонаполненных и наполненных мине-ральными порошками или синтетическими органическими волокнами.

П. м. на основе полиэтилена легко формуются и свариваются в изделия сложных форм, они устойчивы к ударным и вибрационным нагрузкам, химически стойки, отлича-ются высокими электроизоляционными свойствами (диэлектрическая проницаемость 2,1-2,3) и низкой плотностью. Изделия с повышенной прочностью и теплостойкостью полу-чают из полиэтилена, наполненного коротким (до 3 мм)стекловолокном. При степени на-полнения 20% прочность при растяжении возрастает в 2,5 раза, при изгибе - в 2 раза, удар-ная вязкость - в 4 раза и теплостойкость - в 2,2 раза.

Жёсткая П. м. на основе поливинилхлорида - винипласт, в том числе эластифициро-ванный (ударопрочный), формуется значительно труднее полиэтиленовых пластиков, но прочность её к статическим нагрузкам намного выше, ползучесть ниже и твёрдость выше. Более широкое применение находит пластифицированный поливинилхлорид - пластикат. Он легко формуется и надёжно сваривается, а требуемое сочетание в нём прочности, де-формационной устойчивости и теплостойкости достигается подбором соотношения пла-стификатора и твёрдого наполнителя.

П. м. на основе полистирола формуются значительно легче, чем из винипласта, их диэлектрические свойства близки к свойствам полиэтиленовых П. м., они оптически про-зрачны и по прочности к статическим нагрузкам мало уступают винипласту, но более хрупки, менее устойчивы к действию растворителей и горючи. Низкая ударная вязкость и разрушение вследствие быстрого прорастания микротрещин - свойства, особенно харак-терные для полистирольных пластиков, устраняются наполнением их эластомерами, т. е. полимерами или сополимерами с температурой стеклования ниже - 40 °С. Эластифициро-ванный (ударопрочный) полистирол наиболее высокого качества получают полимеризаци-ей стирола на частицах бутадиен-стирольного или бутадиен-нитрильного латекса. Матери-ал, названный АБС, содержит около 15% гель-фракции (блок- и привитые