Материалы на основе полимеров

1.

Материалы на основе полимеров

2.

ПОЛИМЕРЫ
2
Полимеры - органические вещества, молекулы которых состоят
из многократно повторяющихся элементарных звеньев. Такие
молекулы называют макромолекулами.
…–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–…
[–СН2–СН2–]n – полиэтилен
Мономеры n=1
Олигомеры n=2÷1000
Полимеры n=1000÷1000000

3.

ПОЛИМЕРЫ
- Природные (белки, целлюлоза, натуральный каучук),
- Модифицированные (эфиры целлюлозы, целлулоид, резина),
- Синтетические
Полимеризационные
Поликонденсационные
Полиэтилен
Полипропилен
Поливинилхлорид
Полистирол
Полиметилметакрилат
Политетрахлорэтилен
Смолы:
Фенолоформальдегидная
Крезолоформальдегидная
Меламиноформальдегидная
Мочевиноформальдегидная
Полиэфирные
3

4.

Полимеризация
Полимеризация – это процесс получения полимера в основном
из мономера, когда образование радикалов происходит за счет
разрыва двойных связей.
[–A–]n + –A–
→ [–A–]n+1

5.

Поликонденсация
При поликонденсации используют, как правило, два мономера,
различного химического состава. Образование радикалов
происходит за счет отщепления функциональных группы, то есть
отдельных атомных групп или одиночных атомов.
[– A–]x + [– A–]y →
[–A–]x+y

6.

Термопластичные полимеры
При нагревании размягчаются
и плавятся, а при охлаждении
восстанавливают
первоначальные свойства
Полиэтилен
Полипропилен
Поливинилхлорид
Полистирол
Полиметилметакрилат
Политрифторхлорэтилен
Политетрафторэтилен

7.

Термореактивные полимеры
При нагревании не плавятся, а
разлагаются. Не растворяются
в растворителях
Фенолоформальдегидные резольные
смолы;
Карбамидоформальдегидные смолы
Меламиноформальдегидные смолы
Эпоксидные смолы
Глифталевые;
Пентафталевые
Полиэфирные

8.

Компоненты пластмасс
1. Связующее
2. Наполнители:
3. Добавки:

9.

Материалы на основе полимеров
Пластмассы
Простые
(не содержат наполнителей)
Применяются большей частью
полимеризационные полимеры
Полиэтилен
Полипропилен
Поливинилхлорид
Полистирол
Полиметилметакрилат
Политетрахлорэтилен
Полиуретан
Поликарбонат
Композиционные
(содержат наполнители)
Применяются только
поликонденсационные смолы
Фенолоформальдегидная
Крезолоформальдегидная
Меламиноформальдегидная
Мочевиноформальдегидная
Полиэфирные
Эпоксидные

10.

Полиэтилен
Полиэтилен [ – СН2 – СН2 – ] n получают
полимеризацией
газа
этилена
(продукта
высокотемпературного
пиролиза
нефтяных
фракций) тремя способами: при высоком (ВД),
низком (НД) и среднем (СД) давлении.

11.

Полиэтилен
Гидро- и пароизоляционные пленки
Полиэтиленовые трубы

12.

Полиэтилен
Тепло- и звукоизоляционный материал – пенополиэтилен

13.

Полиэтилен
Параметры процесса полимеризации при получении полиэтилена
Вид
Давление, Температу
Механизм
полиэтилена
МПа
ра, °С
полимеризации
Катализаторы
ВД
130-300
200-270
Радикальный
-
НД
0,2-0,5
80
Ионный
Циглера–Натта: TiCl4+Al(C2H5)3
СД
4-8
130-170
Ионный
Филипса: Cr2O3 на алюмосиликате
Свойства полиэтилена
Предел
Относительно
Вид
Степень
Температура
Молекулярн
Плотность,
прочности при е удлинение
полиэтил
кристаллично
размягчения tр,
3
ая масса М
г/см
растяжении при разрыве δ,
ена
сти, %
°С
Rр, МПа
%
ВД
(1,9-5)·104
<65
0,91-0,93
108-120
12-16
150-600
НД
(7-300)·104
75-85
0,95-0,96
125-134
22-45
250-900
СД
(7-40)·104
до 93
0,96-0,97
127-130
27-33
200-800
ВД стоек к растворам кислот, щелочей, солей, органическим растворителям.
НД и СД более склонны к старению.

14.

Полипропилен
Полипропилен продукт полимеризации газа
пропилена при 65-70 °С и давлении 1,0-1,2 МПа в
растворителе (уайт-спирит или бензин) в
присутствии катализатора.
Твердость и теплостойкость выше, чем у полиэтилена, но также
быстро стареет под действием прямого солнечного света.

15.

Полипропилен
Водопроводные трубы
Геосинтетическая материалы
Гидроизоляционные пленки

16.

Поливинилхлорид
Поливинилхлорид или ПВХ [ – СН2 – СНС1 – ] n
получают радикальной полимеризацией газа
хлористого винила.
Благодаря высокому содержанию хлора ПВХ не
горит.
ПВХ обладает высокой устойчивостью к действию кислот и щелочей,
смазочных масел. Для предотвращения старения к ПВХ добавляют
стабилизаторы (фосфид или карбонаты свинца).

17.

Поливинилхлорид
Листовой винипласт
Водопроводные и канализационные трубы
Гидро- и пароизоляционные пленки
Облицовочный материал (сайдинг)

18.

Поливинилхлорид
ПВХ панели для отделки внутренних стен
Линолеум

19.

Поливинилхлорид
Погонажные изделия

20.

Полистирол
Полистирол
получают
полимеризацией
стирола,
представляющего собой бесцветную жидкость с характерным
запахом. Выпускают в виде бесцветных или окрашенных
гранул.
Нерастворим в спиртах и в бензине, химически стоек,
обладает очень высокой водостойкостью.
Вспененный полистирол (пенополистирол) является звуко- и
теплоизолирующим материалом.
Виды пенополистирола
1. Беспрессовый (гранульный)
2. Экструдированный

21.

Полистирол
Сырьевые гранулы
Предварительно вспененные гранулы

22.

Структура поверхности беспрессового
пенополистирола

23.

Экструдированный пенополистирол
Схема работы экструдера:
1 — загрузочный бункер; 2 — шнек; 3 — формующая
головка; 4 — калибрующая насадка; 5 — тянущее
устройство

24.

Экструдированный пенополистирол
Экструдирование через кольцевую щель

25.

Экструдированный пенополистирол
Экструдирование через плоскощелевую насадку

26.

Пенополистирол
Блок несъемной опалубки
Отдельными листами

27.

Полистирол
Свойство пенополистирола
Беспрессовый Экструдированный
Плотность, кг/см3
12-50
25-56
Прочность*, МПа
0.04-0.16
0.3-0.7
Теплопроводность, Вт/(м·К)
0.03-0.04
0.027-0.04
0.5-4
0.2-0.5
Водопоглощение,%
* Прочность – сжимающие напряжения при 10% деформации образца
материала.

28.

Полиметилметакрилат
Полиметилметакрилат
(оргстекло)
прозрачная
пластмасса
на
основе
полиметилметакрилата,
получаемого радикальной полимеризацией метилового
эфира метакриловой кислоты в присутствии инициаторов.
Пропускает до 91-92 % лучей видимой области спектра, 75 %
ультрафиолетовых лучей. Окрашивается красителями или пигментами,
сохраняя прозрачность.
Оргстекло применяется для остекления самолетов,
перегородок и ограждений, цветных витраже и т.п.
декоративных

29.

Композиционные пластмассы
Композиционные пластмассы = полимер + наполнитель (+ добавки)
В качестве связующего в
термореактивные полимеры.
наполненных
пластмассах
применяются
По виду связующего пластмассы делят на:
- фенопласты (на основе фенолоальдегидных смол и их модификаций),
- аминопласты (на основе мочевино- или меламиноформальдегидных смол),
- полиэфиропласты (на основе ненасыщенных сложных полиэфиров),
- эпоксипласты (на основе эпоксидных смол) и др.
Термореактивные смолы, по сравнению с термопластичными, менее вязкие и
гораздо легче пропитывают наполнители, кроме того, они более теплостойки:
Эпоксидные и полиэфирные – до 100-170 °С;
Фенольные и фурановые – до 200-250 °С;
Полиамидные – до 250-350 °С;
Кремнийорганические – до 300-500 °С

30.

Композиционные пластмассы
Наполнители:
1) снижают стоимость пластмассы;
2) придают пластмассе ценные свойства (высокую прочность,
жесткость, теплостойкость и др.)
Наполнители бывают:
1. Порошкообразные (порошки кварца, мела, асбеста, слюды, каолина,
древесная мука);
2. Волокнистые (волокно: стеклянное, базальтовое, асбестовое, хлопковое,
древесное, синтетическое);
3. Листовые материалы (бумага, хлопчатобумажные ткани, стеклоткани,
стеклошпон, древесный шпон).
По виду наполнителя пластмассы можно разделить на:
- Прессмассы (пресспорошки и волокниты);
- Слоистые;
- Армированные пластики.

31.

Бумажно-слоистый пластик
Наполнитель – крафт-бумага

32.

Композиционные пластмассы

33.

Гетинакс
Наполнитель – крафт-бумага

34.

Текстолит
Наполнитель – х/б ткань

35.

Древесно-слоистый пластик
Наполнитель - древесный шпон

36.

Древесно-стружечные плиты
Наполнитель - древесная стружка

37.

Древесно-волокнистые плиты
Наполнитель - древесные волокна

38.

Армированные пластики
Изотропные
Анизотропные
Дисперсно-армированные
С направленным армированием
Однонаправленные
С двумерным
армированием
Наибольшую прочность на растяжение в
направлении армирования имеют
однонаправленные материалы.

39.

Стеклопластики
39
Стеклопластики – это материалы, армированные наполнителем на основе
стекловолокна.
Наполнители для стеклопластиков можно разделить на три группы:
1) стекловолокнистые материалы (нити, ткани, холсты, стеклошпон);
2) стеклянные пленки, ленты, чешуйки, толщиной от 10 до 500 мкм;
3) дисперсные частицы из стекла (сплошные или полые микросферы).
Рубленные стеклянные волокна получают
рубкой рассыпающегося ровинга
Стеклошифер

40.

Стеклоткань
40
Стеклянные ткани и сетки различаются в основном видом плетения.

41.

Нетканые материалы
Стеклохолст
(рулонный материал, состоящий из беспорядочно расположенных непрерывных или
штапельных (коротких) стекловолокон,
скрепленных связующим составом)
41
Полотна
холстопрошивные
(материал из отходов
стекловолокна, прошитый
стеклянной нитью)

42.

Стеклотекстолиты
Наполнитель - стеклоткань
Поставляются готовые изделия и
отдельные компоненты для
изготовления на месте потребления
В качестве связующего
применяются
фенолоформальдегидные
смолы и их модификации,
полиэфирные смолы, эпоксидные смолы и
кремнийорганические
полимеры.

43.

Стеклотекстолиты
стеклоткань
Полотняное
переплетение
Переплетение
«Рогожка»
1– нить основы,
2 – нить утка

44.

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ)
стеклошпон
СВАМ

45.

Стеклопластиковая арматура

46.

Базальтопластиковая
арматура
Углепластиковая46
арматура

47.

Стеклопластиковые профили

48.

Стеклопластиковые леса

49.

Пластмассовая опалубка