Информационный проект по технологии Пластмассы

МОУ Владимировская СОШ

Проектная работа по технологии

Тема:

«Пластмассы»

Выполнил: ученик 9 класса

МОУ Владимировская СОШ

Шелест Алексей

Руководитель: учитель технологии

МОУ Владимировская СОШ

Варламов Михаил Николаевич

Владимировка 2016 год.

1 Оглавление.

Введение…………………………………………………………………………. 3

1.Теоретические сведения о пластмассах.

1.1.Что такое пластмассы…………………………………………………….... 4

1.2.Свойства пластмасс………………………………………………………... 5

1.3.Разновидности пластмасс…………………………………………………. 6

1.4.Объём производства пластмассовых изделий…………………………… 7

1.5.Структура потребления пластмассовых изделий………………………. 8

2.Практическое применение пластмасс

2.1. Получение пластмасс……………………………………………………… 9

2.2. Применение пластмассовых изделий. ………………………………….. 10

2.3.Наполнение пластики………………………………………………… 11-12

Заключение……………………………………………………………………... 13

Список использованной литературы……………………………………….. 14

Интернет-ресурсы…………………………………………………………….. 15

2

Введение.

Я прочитал параграф о пластмассах в учебнике технологии 9 класс (В.Д.Симоненко) и решил изучить эту тему более подробно. Для этого я поставил следующую цель:

Изучить разновидности пластмасс и их применение.

Задачи

1)Узнать, что такое пластмассы, и какими свойствами они обладают.

2)Определить, где применяют пластмассы.

3)Изучить, как можно получить пластмассы.

В ходе этой работы я собираюсь получить как можно полезной информации о пластмассах и узнать насколько эта отрасль важна в промышленности.

3

Что такое пластмассы.

Пластические массы, пластмассы, пластики - материалы, содержащие в своём составе полимер, который в период формования изделий находится в вязко-текучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, Пластмассы делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера - отверждением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязко-текучее состояние (раствор или расплав). При формовании изделий из термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязко-текучее состояние.

Пластмассы обычно состоят из нескольких взаимно совмещающихся и несовмещающихся компонентов. При этом, помимо полимера, в состав пластмассы могут входить наполнители полимерных материалов, пластификаторы, понижающие температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторы полимерных материалов, замедляющие его старение, красители и др. Пластмассы могут быть однофазными (гомогенными) или многофазными (гетерогенными, композиционными) материалами. В гомогенных пластмассах полимер является основным компонентом, определяющим свойства материала. Остальные компоненты растворены в полимере и способны улучшать те или иные его свойства. В гетерогенных пластмассах полимер выполняет 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 сцепление на границе контакта связующего с частицами наполнителя, достигаемое адсорбцией или химической реакцией связующего с поверхностью наполнителя.

4

Свойства пластмасс.

Основные компоненты

Плот-ность, г/см³

Термо-стойкость, ° С

Твердость, Мн/м² (кгс/мм²)

Модуль упру-гости при рас-тяжении, Гн/м² (кгс/мм²)

Ударная вязкость, кдж/м²

Разрушающее напряжение, Мн/м² (кгс/мм²)

полимер

наполнитель

при разрыве

при сжатии

при изгибе

Полиэтилен

-

0,945

60-80

45-60 (4,5-6,0)

0,4-0,55

(40-55)

Не разру-шается

20-40

(2-4)

40-80

(4-8)

20-30 (2-3)

Поливинил-хлорид

-

1,38

60-70

130-160 (13-16)

3-4

(300-400)

100-120

40-60

(4-6)

80-120

(8-12)

80-120 (8-12)

Полистирол

-

1,047

75-85

140-150 (14-15)

3-4

(300-400)

10-15

35-40 (3,5-4)

80-110

(8-11)

80-90 (8-9)

Полистирол

Эластомер

1,03

70-80

110-120 (11-12)

1,8-2,5

(180-250)

25-35

27-30 (2,7-3)

-

40-50 (4-5)

Полистирол

Стекловолокно (l = 2-4 мм; 30% по массе)

1,4

100-110

180-190 (18-19)

6,8-8

(680-800)

17-20

70-80

(7-8)

-

100-120 (10-12)

5

Разновидности пластмасс.

По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные полимеры., например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные полимеры., например амилопектин); трёхмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы). Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза.

Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности, полимеры называются стереорегулярными (см. Стереорегулярные полимеры).

Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов моно-мерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блок-сополимерами. К внутренним (не концевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми (см. также Сополимеры).

В зависимости от состава основной (главной) цепи полимеры делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных полимеров наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода, например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен. Примеры гетероцепных полимеров. - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты и др.), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы не органогенных элементов, называются элементоорганическими .

6

Объём производства пластмассовых изделий.

Производство пластических масс в 1973 в некоторых капиталистических промышленно развитых странах характеризуется следующими данными (в тыс. т): США - 13200, Япония - 6500, ФРГ - 6500, Франция - 2500, Италия - 2300, Великобритания - 1900.

В 1973 мировое производство полимеров для пластических масс достигло ~ 43 млн. т. Из них около 75% приходилось на долю термопластов (25% полиэтилена, 20% поливинилхлорида, 14% полистирола и его производных, 16% прочих пластиков). Существует тенденция к дальнейшему увеличению доли термопластов (в основном полиэтилена) в общем производстве пластмасс.

Хотя доля термореактивных смол в общем выпуске полимеров для пластмасс составляет всего около 25%, фактически объём производства реактопластов выше, чем термопластов, из-за высокой степени наполнения (60-80%) смолы.

В СССР становление промышленности пластических масс, как самостоятельной отрасли относится к периоду довоенных пятилеток (1929-40). Производство пластмасс составило (в тыс. т): в 1940 - 24, в 1950 - 75, в 1960 - 312, в 1970 - 1673, в 1973 - около 2300. Основные предприятия сосредоточены в Европейской части (84% общесоюзного производства пластических масс ). К их числу относятся орехово-зуевский завод «Карболит», Казанский завод органического синтеза, Полоцкий химический комбинат, Свердловский завод пластмасс, Владимирский химический завод, Горловский химический комбинат, Московский нефтеперерабатывающий завод. В перспективе в связи с созданием крупнейших Томского и Тобольского нефтехимических комплексов на базе Тюменских нефтяных месторождений, развитием Омского нефтехимического комплекса и соответствующих заводов пластмасс около 30% их производства будет приходиться на восточные районы. Основные действующие предприятия в этих районах - кемеровский завод «Карболит», Тюменский завод пластмасс.

7

Структура потребления пластмассовых изделий.

Потребление пластмасс в строительстве непрерывно возрастает. При увеличении мирового производства пластических масс в 1960-70 примерно в 4 раза объём их потребления в строительстве возрос в 8 раз. Это обусловлено не только уникальными физико-механическими свойствами полимеров, но также и их ценными архитектурно-строительными характеристиками. Основные преимущества пластмасс перед др. строительными материалами - лёгкость и сравнительно большая удельная прочность. Благодаря этому может быть существенно уменьшена масса строительных конструкций, что является важнейшей проблемой современного индустриального строительства. Наиболее широко пластмассы (главным образом рулонные и плиточные материалы) используют для покрытия полов и др. отделочных работ (см. также Полимербетон), герметизации, гидро- и теплоизоляции зданий, в производстве труб и санитарно-технического оборудования. Их применяют и в виде стеновых панелей, перегородок, элементов кровельных покрытий (в т. ч. светопрозрачных), оконных переплётов, дверей, пневматических строительных конструкций, домиков для туристов, летних павильонов и др.

Пластмассы занимают одно из ведущих мест среди конструкционных материалов машиностроения. Потребление их в этой отрасли становится соизмеримым (в единицах объёма) с потреблением стали. Целесообразность использования Пластмассы в машиностроении определяется прежде всего возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин - уменьшается масса, повышаются долговечность, надёжность и др. Из пластмасс изготовляют зубчатые и червячные колёса, шкивы, подшипники, ролики, направляющие станков, трубы, болты, гайки, широкий ассортимент технологической оснастки и др.

8

Получение пластмасс.

Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов. С помощью экстракции, фракционного осаждения и др. методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Карбоцепные полимеры обычно синтезируют полимеризацией мономеров с одной или несколькими кратными углерод-углеродными связями или мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки (например, из циклопропана и его производных). Гетероцепные полимеры получают поликонденсацией, а также полимеризацией мономеров, содержащих кратные связи углерод-элемент (например, С = О, С º N, N = С = О) или непрочные гетероциклические группировки (например, в окисях олефинов, лактамах).

9

Применение пластмассовых изделий.

Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна (см. Волокна текстильные, Волокна химические), лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.

Историческая справка. Термин "полимерия" был введён в науку И. Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Т. о., содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. "Истинные" синтетические полимеры к тому времени ещё не были известны.

Ряд полимеров был, по-видимому, получен ещё в 1-й половине 19 в. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к "осмолению" продуктов основной химической реакции, т. е., собственно, к образованию полимера. (до сих пор полимеры часто называли "смолами"). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол).

10

Наполнение пластики.

Наполнитель в пластмассе может быть в газовой или конденсированной фазах. В последнем 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 пластмасс; 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, придают материалу повышенную устойчивость к знакопеременным и ударным нагрузкам (см. табл. 1), предотвращают прорастание микротрещин в связующем. Однако коэффициент термического расширения эластифицированных пластмасс выше, а деформационная устойчивость ниже, чем монолитных связующих. Эластификатор диспергируют в связующем в виде частиц размером 0,2-10 мкм. Это достигается полимеризацией мономера на поверхности частиц синтетических латексов, отверждением олигомера, в котором диспергирован эластомер, механическим перетиранием смеси жёсткого полимера с эластомером. Наполнение должно сопровождаться образованием сополимера на границе раздела частиц эластификатора со связующим. Это обеспечивает кооперативную реакцию связующего и эластификатора на внешнее воздействие в условиях эксплуатации материала. Чем выше модуль упругости наполнителя и степень наполнения им материала, тем выше деформационная устойчивость наполненного пластика. Однако введение высокомодульных наполнителей в большинстве случаев способствует возникновению остаточных напряжений в связующем, а следовательно, понижению прочности и монолитности полимерной фазы.

Свойства пластмассы с твёрдым наполнителем определяются степенью наполнения, типом наполнителя и связующего, прочностью сцепления на границе контакта, толщиной пограничного слоя, формой, размером и взаимным расположением частиц наполнителя. Пластмассы с частицами наполнителя малых размеров, равномерно распределёнными по материалу, характеризуются изотропией свойств, оптимум которых достигается при степени наполнения, обеспечивающей адсорбцию всего объёма связующего поверхностью частиц наполнителя. При повышении температуры и давления часть связующего десорбируется с поверхности 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 твёрдость, прочность, придают ему фрикционные, антифрикционные, теплоизоляционные, теплопроводящие или электропроводящие свойства.

Для получения пластмассы низкой плотности применяют наполнители в виде полых частиц. Такие материалы (иногда называемые синтактическими пенами), кроме того, обладают хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами.

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

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

12

Заключение.

Считаю, свою работу завершенной, так как все задачи выполнены, а цели достигнуты.

Материал моего проекта также может быть использован для проведения уроков технологии, химии, и физики.

Далее также планирую продолжать собирать информацию о пластмассах и использовать её для улучшения знаний.

Спасибо за внимание!!!

13

Список использованной литературы.

Энциклопедия полимеров, т. 1-2, М., 1972-74; Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А., Слонимский Г. Л.,

Основы химии высокомолекулярных соединений, 2 изд., [М., 1967]; Лосев И. П., Тростянская Е. Б.,

Химия синтетических полимеров, 2 изд., М., 1964; Коршак В. В.,

Общие методы синтеза высокомолекулярных соединений, М., 1953; Каргин В. А., Слонимский Г. Л.,

Краткие очерки по физике-химии полимеров, 2 изд., М., 1967; Оудиан Дж.,

Основы химии полимеров, пер. с англ., М., 1974; Тагер А. А.,

Физико-химия полимеров, 2 изд., М., 1968; Тенфорд Ч.

Физическая химия полимеров, пер. с англ., М., 1965.

14

Интернет-ресурсы.

www.rubricon.com</<font face="Times New Roman, serif">.

15