Skip to content Skip to left sidebar Skip to right sidebar Skip to footer

Пластмаси

Пластмаси

Пластмаси са голяма група материали. Техен основен компонент са синтетични или полусинтетични органични полимери, които остават твърди при стайна температура. Полимерите в пластмасите се състоят от големи молекули. Те образуват мрежовидни вериги и линейни разклонения, в които са обединени и стигащи до милиони повтарящи се мономерни молекули.

Важно свойство на пластмасите е, че техните свойства, като дуктилност, твърдост, еластичност, якост на опън, топлинна и химическа устойчивост, варират в широки граници в зависимост от изходните материали, технологията на производство и включените в състава им добавки. Сравнително лесната им обработка дава възможност от тях да се произвеждат предмети с различна форма, както и тънки влакна или фолио. По тези причини пластмасите намират разнообразни приложения – като опаковъчен материал, текстил, топлоизолация, електроизолация, тръби, подови настилки, като компонент в бои, лепила и козметични продукти, в носещите конструкции на машини, в автомобилните гуми и много други.

Пластмасите се получават най-често чрез полимеризация или поликондензация на мономери или кополимери, а изходната суровина обикновено е нефт. Полусинтетичните полимери се получават чрез модифициране на естествени полимери, като целулозата, а биопластмасите – чрез ферментация на естествени въглехидрати.

Класификация

Пластмасите се класифицират според топлинно-механично им поведение, начин на получаване, вид на полимеризацията и предназначение. Не винаги може строго да се разграничат видовете пластмаси. На базата на тези класификации се дава обща представа за техните свойства.

Топлинно-механично поведение

Според тяхното топлинно-механично поведение те се разделят на еластомери, реактопласти, термопласти и термопластични еластомери. Тази класификация се основава на технологичните свойства, като групите се разграничават въз основа на техните механични свойства и съотношението между работната температура (най-често стайна температура) и техните температури на физически преход (температура на остъкляване и температура на топене). Термопластите и реактопластите са най-широко използваните пластмаси. Около 60% от еластомерите се използват за производството на автомобилни гуми, а останалите за други гумени продукти.

Термопласти

Термопластите, наричани също термопластични пластмаси, са съставени от дълги линейни молекули, които дават възможност за обратимото им нагряване. При нагряване тези материали омекват, стават пластични и накрая се разтопяват. Нагрятият материал може да се обработи до желаната форма, която се запазва след охлаждането си. За получаването на материал с нови свойства, термопластите могат да бъдат смесвани (блендирани).

Повечето съвременни пластмаси попадат в групата на термопластите – такива са полиетиленът, полипропиленът, полистиренът, полиестерът. Те се използват както за прости стоки за бита и опаковки, така и за различни компоненти в машиностроенето и електротехническата промишленост, а също и в строителството, за елементи като покривни покрития, дограма или тръбопроводи.

Термопластите се разделят на две подгрупи:

  • полукристални термопласти, като полиоксиметилен, полиетилен, полипропилен, полиамид, полиетилентерефталат, полибутилентерефталат
  • аморфни термопласти, като акрилонитрил-бутадиен-стирен, полиметилметакрилат, полистирен, поливинилхлорид, поликарбонат

Реактопласти

  • Гетинакс
  • Текстолит
  • Бакелит

Физични свойства

Пластмасите притежават ниска плътност (1,1-1,4 kg/m3), т.е. няколко пъти по-малка от тази на металите. Това им свойство, съчетано с голямата здравина на пластмасовите изделия, дава широки възможности за замяна на металите с пластмаса. Пластмасите притежават добри електроизолиращи свойства, водоустойчивост, голяма химическа устойчивост, а в някои случаи добра термоустойчивост. Полимерните композиции се отличават с голяма корозионна устойчивост.

Обработка

Най-често използваните методи са:

  • Горещо пресоване – за детайли от термоактивни пластмаси. Извършва се в затворено пространство на пресформи под високо налягане и при повишена температура. Дозираният материал, съставен от термоактивна смола и прибавки се поставя в пресформата. Тя се състои от основа, плътно затварящ кухината притискач и разположен на дъното избутвач. Материалът се пресова в кухината и едновременно с това се загрява от електрически нагревател. Температурата на пресформата се измерва от температурен сензор и се поддържа в определени граници от регулатора. След като се размекне термореактивната основа, за кратко време тя се полимеризира и се втвърдява. Притискачът се изтегля, а бутвачът избутва готовия детайл.
  • Шприцоване – метода е познат и като леене под налягане. Суровината е във вид на гранули или зърна, съдържащи необходими добавки. Насипва се в бункер, от където попада в цилиндричен канал с шнек. Шнекът се върти и се нагнетява в зоната на тръбата, загрявана от електрически нагревател. Материалът се размеква, втечнява и изтича под налягане в съответната пресформа. Студените ѝ стени охлаждат термопластичния материал, той се втвърдява и след това се изважда във вид на готов детайл.

Видове пластмаси, според начина на обработка:

  • Екструдирани
  • Шприцовани
  • Пресовани
  • Термовакуумирани
  • Лети

Токсичност

Поради свойствата си на неразтворимост във вода и относителната им химическа инертност, чистите пластмаси обикновено имат ниска токсичност. Някои пластмасови продукти съдържат добавки, които могат да бъдат токсични. Например:

  • Пластификатори, като адипати (соли на адипинова киселина – Е355, когато е киселинен регулатор в храна);
  • Фталати често се добавят към крехки пластмаси, като поливинилхлорид, за да ги направят по-еластични и издръжливи за използването им в опаковки за храни, играчки и много други.

Следи от тези съединения могат да се процедят от продукта. Поради въздействието на тези филтрати, ЕС ограничава употребата на DEHP (ди-2-етилхексил фталат) и други фталати в някои приложения. Някои от тези съединения са предложени за наблюдение от съмнение, че се намесват в хормоналните функции и че са човешки канцерогени. Докато готовите пластмаси може да са нетоксични, мономери използвани в производството на полимерите-родители, могат да бъдат токсични. В някои случаи, малки количества от тези химикали могат да останат в продукта, освен ако не е обработен по подходящ начин. Например, Международната агенция на СЗО за изследване на рака (IARC) е признала, че винилхлоридът, предшественик на PVC, е човешки канцероген.

Рециклиране

В заводите за рециклиране събраната пластмаса се разделя, в съответствие със своя идентификационен код. Идентификационният код на пластмасовите бутилки е отбелязан върху самите тях, обикновено под знака за рециклиране.

Има само два вида пластмаси, при които рециклирането е икономически изгодно:

  • Полиетилен терефталат (PET) с идентификационен код за рециклиране 1. От него се правят бутилки за еднократна употреба за минерална вода, мляко, безалкохолни напитки и други течности, предназначени за консумация.
  • Полиетиелен с висока плътност (HDPE) с идентификационен код за рециклиране 2. Тази пластмаса се използва основно в промишлеността, но за бита от нея се произвеждат опаковки за многократна употреба и капачките за бутилките от РЕТ.

След приемането им в завода за рециклиране, пластмасовите изделия се разделят по цветове и в зависимост от техния идентификационен код. След като се разделят, пластмасовите отпадъци се пресоват и балират. Тези бали се подават в инсталациите за рециклиране, където се измиват и смилат на малки парченца. След това парченцата пластмаса се изсушават и стопяват. Стопилката преминава през сито, от което се оформят гранули готови за последващо използване за производство на нови пластмасови артикули.

Масови пластмаси

Поради относително ниските цени на производство, лекота на производство, гъвкавост и водонепропускливост, пластмасите се използват в огромна и разширяваща се гама от продукти, от кламери до космически кораби. Те вече са изместили много традиционни материали, като дърво, камък, рог и кости, кожа, хартия, метал, стъкло, керамика, в по-голямата част от техните бивши употреби.

  • PES – Полиестер: текстилни изделия, влакна.
  • PET – Полиетилентерефталат: бутилки, буркани, пластмасово фолио, опаковки за микровълнови печки.
  • PE – Полиетилен: широк кръг от евтино производство и употреба, включително пликчета за магазините и пластмасови бутилки.
  • HDPE – Полиетилен с висока плътност: бутилки за различни течни почистващи препарати, опаковки за мляко и специално оформени опаковки.
  • PVC – Поливинилхлорид: Канализационни тръби и олуци, завеси, дограми, подови настилки.
  • PVDC – Поливинилиденхлорид: опаковки за храни.
  • LDPE – Полиетилен с ниска плътност: градинска мебел, облицовки, плочки за под, завеси, опаковки тип мида.
  • PP – Полипропилен: Капачки за бутилки, сламки за пиене, кофички за кисело мляко, кухненски и други уреди, брони за коли, напоителни системи.
  • PS – Полистирен: опаковъчни пяна на топчета (фъстъци), контейнери (кутии) за храна, пластмасови артикули, стиропорени чашки за кафе/сок, пластмасови чинии, прибори, кутии за компакт дискове и касети.
  • HIPS – Полистирен с високо въздействие: Уплътнители за пренос на бяла и черна техника, опаковки за храни, пластмасови чаши за горещи и студени напитки.
  • PA – Полиамид: Влакна, „космите“ на четките за зъби, корда за риболов, специални форми и части за двигатели.
  • ABS – Акрилонитрил бутадиен стирен: дренажни тръби и монитори за компютри, принтери, клавиатури.
  • PC – Поликарбонат: Компакт дискове, слънчеви очила, полицейски щитове, бронирани стъкла, светофари, лещи.
  • PC/ABS – Поликарбонат/акрилонитрил бутадиен стирен: Комбинация от PC и ABS създава по-здрава пластмаса. С приложение в панели за мобилни телефони, екстериорни и интериорни части на колите.
  • PU – Полиуретани: Пяна за уплътнение, термично изолационна пяна, различни покрития за повърхности (фолио), валяци на принтери. Най-често използваната пластмаса за направата на коли.