Пластмассы

Рассмотрим подробнее  два метода переработки пластмасс  – горячее прессование и литье  под давлением.

При горячем прессовании  смесь полимера с добавками засыпают в горячую пресс-форму. Пресс-форма (см. рис.) состоит из неподвижной  подставки, форма которой соответствует  форме прессуемых изделий и подвижного поршня – пуансона. После загрузки смеси пресс-форму закрывают и  давят на смесь пуансоном, который  постепенно входит в подставку. Благодаря  нагреванию смесь становится пластичной и под действием давления заполняет  все каналы в пресс-форме. Если формуется реактопласт, то нагретая масса через некоторое время затвердевает, и готовое изделие вынимают из пресс-формы. Если же формуется термопласт, то пресс-форму надо охлаждать, иначе изделие растечется и потеряет нужные очертания. Это замедляет и удорожает процесс формования. Поэтому термопласты перерабатывают литьем под давлением. Здесь пластмасса размягчается при нагревании в отдельной камере, а затем уже с помощью насоса под давлением подается в холодную пресс-форму. Пластмасса заполняет ее и, охладившись, быстро затвердевает. Горячее прессование и литье под давлением позволяют изготовлять детали различной формы.

Применение  пластмасс.

Около двух третей всего  мирового производства пластмасс составляют массовые продукты: полиэтилен, поливинилхлорид  и полистирол. Основные области их применения – это строительство, упаковка, машиностроение, электротехника, транспорт. Причиной их широкого распространения  служат главным образом относительно низкая цена и легкость переработки  и лишь во вторую очередь свойства, которые во многом уступают свойствам  более дорогих специальных веществ. В оставшейся трети преобладают  полиэфирные смолы, полиуретаны, поливинилацетат, аминопласты, фенопласты, полиакрилаты и полиметакрилаты. Так называемые специальные пластмассы, например, полиформальдегид, поликарбонаты, фторполимеры, силиконы, полиамиды и эпоксидные смолы, все вместе составляют около 2%.

Пластмассы  в строительстве.

Пластмассы в строительстве  могут принести огромную пользу, если их правильно использовать. Прозрачные цветные стекла из ударопрочного  поливинилхлорида или бесшовно облицованные поливинилхлоридом деревянные профили  не только красивы, но и устойчивы  к действию агрессивной промышленной атмосферы и совершенно не нуждаются  в уходе. Краска не выцветает, окна не разрушаются, рамы не разбухают и  не желтеют. В некоторых странах  изготавливают доски из вспененного  сополимерацетата (этиленпропиленового  каучука с полистиролом) и других пластиков. Поскольку они устойчивы  к атмосферным воздействиям, их можно  применять не только в интерьерах, но и для наружных строительных деталей (например, как ворота для гаражей, для облицовки балконов и т.п.). Трудновоспламеняющееся, погодоустойчивое акриловое стекло (акрилглас) годится  для изготовления световых панелей  и куполов. Ими можно застеклять большие поверхности, срок службы которых  продолжителен.

Все большее значение приобретают пластмассы в строительстве  трубопроводов, поскольку в этом случае не возникает проблем коррозии. Усиленные стекловолокном трубопроводы пригодны для доставки газов под  давлением 15 бар и для транспортировки  химических веществ, способных вызвать  коррозию. Для этих целей применяют  поливинилхлорид, полиэфиры, полибутилен, полиэтилен и полипропилен.

В качестве уплотнителей швов между бетонными деталями в  строительстве можно использовать полиуретаны, силиконы, акрилаты, комбинации эпоксидных соединений (их часто называют эпоксидными смолами, хотя термин «смолы»  несколько устарел), все большее  значение приобретают для этих целей  термопласты. Ими можно не только уплотнять швы на фасадах зданий из стали и легких металлов, но и  «склеивать» мосты, а также скреплять  части сооружений, полностью находящихся  под водой (например, в плавательных бассейнах). Хорошие перспективы  для использования в этой области  имеют эпоксидные смолы. Они характеризуются  наличием так называемых эпоксигрупп  и гидроксильных групп. Присутствие  этих групп придает эпоксидным соединениям  ценные для использования в строительстве  свойства. Эпоксидные смолы прочно сцепляются с поверхностью бетона и  устойчивы к атмосферным воздействиям. Их можно наносить на влажные поверхности  бетона, так как эпоксидные соединения благодаря наличию гидроксильных  групп менее гидрофобны, чем многие другие полимерные материалы. Кроме  того, эпоксигруппы способны взаимодействовать  с ионами кальция, что увеличивает  сцепление полимера с поверхностью бетона.

Наибольший удельный вес в строительстве занимают полимерные материалы для изготовления полов; самым популярным из них является поливинилхлоридный линолеум – как  рулонный, так и плиточный; реже применяют  особо твердые древесноволокнистые  и древесностружечные плитки и плиты  на основе мочевино-феноло-формальдегидных  или мочевино-меламино-формальдегидных  связующих. Весьма широко в качестве тепло– и звукоизоляционных материалов строители применяют пенопласты (пенополистирол, пеноуретан и др.). Растут масштабы использования пластмасс  в качестве кровельного материала. Особый интерес в этом плане представляют светопропускающие стеклопластики, которые можно использовать также  для изготовления стен. Значительная часть всех потребляемых в строительстве  пластмасс идет для производства сантехники (трубы из полиэтилена, стеклопластиковые  ванны и т.д.). Все чаще применяют  отделочные пластмассы, различные модификации  полистирола. Следует также учесть герметизующие материалы; из них  заслуженной популярностью пользуются пленочные, в частности полиэтилен, а также листы стеклопласта.

Одноэтажные дома из пластмасс могут быть построены  с применением всего двух основных типов деталей, а именно элементов  стен и элементов крыши. Стены  толщиной всего 8 – 10 мм состоят из двух слоев пластика – полиэфира и  стекловолокна, между которыми проложен жесткий пенопласт. Звуко– и теплоизоляция  соответствует кирпичной кладке толщиной 1,3 м. Свободнонесущая конструкция  полиэфирной крыши позволяет  увеличить ширину пролетов между  стенами, так что отпадает необходимость  во внутренней опорной стене. Таким  образом, вся жилая площадь становится полезной и появляется возможность  ее индивидуального планирования с  помощью передвижных или шкафных  перегородок. Имея в распоряжении только 40 строительных деталей такой дом  можно построить менее чем  за 12 часов.

В Лондоне в 1966 – 1969 годах были возведены два 21-этажных  здания из пластмасс с использованием стальных конструкций. Эти здания по существу представляют собой стальную этажерку с жилыми «ящиками» из пластмасс. Дома из пластмасс имеются и в  других городах, например в Париже и  Брюсселе. Практически не нуждаются  в чистке сооружения из стекловолокна  и полиэфира, они особенно хороши для промышленных установок. Годятся  они и как общественные здания и гостиницы.

Пластмассы располагают  идеальными возможностями для осуществления  строительства из облегченных конструкций. Этот принцип выгоден тем, что  позволяет значительно экономить  материалы. Из многочисленных искусственных  материалов в наибольшей мере отвечают требованиям строительства пенопласты. Пенопласты в равной степени могут  быть хороши и как высокоэластичные, и как очень твердые материалы.

Около 50% всех пенопластов  изготавливается в настоящее  время из полиуретана. На основе однотипных химических реакций, заключающихся  в обработке компонента, содержащего  гидроксильную группу, диизоцианатом, можно получить как термопласты, так и реактопласты, но свойства их зависят от выбора исходного компонента. Смотря по тому, какие многоатомные спирты и дополнительные компоненты взяты для превращения, можно  получить, например, пенопласт настолько  мягкий, что он годится на подушки, или настолько твердый, что из него можно сделать тару или изготовить ценные изоляторы для холодильников. Между этими крайностями находятся  полужесткие материалы, спектр применения которых простирается от кузовостроения до обувной промышленности. Из сверхтвердых «структурированных» пен можно  формовать крупные детали с массивными краевыми зонами – детали автомобилей, части мебели. Эти и другие изделия  из полиуретана можно изготавливать  непосредственно из вещества, получившегося  в результате реакции, причем готовая  продукция отвечает требованиям, предъявленным  к качеству материала и его  оформлению.

Пластмассы  в спорте.

Пластмассы широко используются в спортивной индустрии, например их применяют в таком  виде спорта, как прыжки с шестом: из пластмасс изготавливают сами шесты, а также маты, которые предохраняют спортсменов от травм при падении.

Пластмассы сказали  свое слово и в производстве лыж. Первоначально лыжи делали из ясеневых и буковых досок, а также из древесины гикори (род деревьев семейства  ореховых). В 50-е годы начали применять  синтетические материалы для  скользящих поверхностей лыж, с 1960 года пошли в ход  пластмассы армированные стекловолокном, а с 1967 года стали широко использоваться полиуретановые пенопласты. Благодаря тому, что нижняя поверхность лыж делается из полиэтилена, чешуйки которого обеспечивают необходимое сцепление со снегом, лыжник может подъемы и любые неровности размером более 35 см.

В настоящее время  исключительно из пластмасс  изготавливается спортивная обувь всех видов, также пластмассы используются для изготовления спортивного инвентаря.

Пластмассы используются для оформления спортивных площадок и стадионов. Существуют материалы  – заменители травы, прошедшие испытания  на теннисных кортах и огромных стадионах. На первый взгляд их не отличить от настоящего газона, а по износоустойчивости они  значительно превосходят его. Синтетические  «травы» водонепроницаемы, устойчивы  к жаре и к холоду, не вытаптываются  и не гниют.

Пластические массы  широко применяются для изготовления беговых дорожек. Применение искусственных  материалов для беговых дорожек  получило официальное одобрение  Всемирной федерации легкой атлетики в 1967 году, когда такие дорожки  впервые были введены на Панамериканских  играх в Виннипеге.

Заключение.

В настоящее время  пластмассы получили широчайшей распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в  некоторых случаях уникальны. Пластмассы применяют в электротехнике, авиастроении, ракетной и космической технике, машиностроении, производстве мебели, легкой и пищевой промышленности, в медицине и строительстве, –  в общем, пластмассы используются практически  во всех отраслях народного хозяйства. Пожалуй, единственная область, где  использование пластмасс пока ограничено – это техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут  и сюда: уже получены пластмассы, выдерживающие температуры 2000–2500°C. Развитие химических технологий, помогающих создавать вещества с заданными  свойствами, позволяет сказать, что  пластмассы один из важнейших материалов будущего.

Список используемой литературы:

1)   Поллер “Химия на пути в третье тысячелетие”, 1979

2)   Ратинов, Иванов “Химия в строительстве”, 1969

3)   “Энциклопедический словарь юного техника”, 1988

4)   “Советский энциклопедический словарь”, 1987

[1] Американские ученые в 1980 году обнаружили природную полиэфирную пластмассу в жилищах пчел родаColletes, живущих в земле. Лак, покрывающий стенки сот, предохраняет от порчи запасы пыльцы и нектара, которыми питаются личинки пчел. Это первый случай обнаружения в природе подобного вещества.