Plastic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - "Plastic" se referă aici. Dacă căutați alte semnificații, consultați Plastic (dezambiguizare) .
Diverse articole din plastic folosite în casă

Materialele plastice sunt materiale organice cu o greutate moleculară mare , adică alcătuite din molecule cu un lanț foarte lung ( macromolecule ), care determină în esență imaginea specifică a caracteristicilor materialelor în sine. [1]

Ele pot fi alcătuite din polimeri puri sau amestecate cu aditivi sau diverse materiale de umplutură. Materialele plastice umplute sunt materiale compozite în care matricea este exact materialul plastic ales, în interiorul căruia sunt încorporate fibrele de carbon, sticlă, kevlar sau chiar lemn. Cei mai comuni polimeri sunt sintetici produși din substanțe derivate din petrol, dar există și materiale plastice dezvoltate din alte surse.

IUPAC ( Uniunea Internațională a Chimiei Pure și Aplicate ) în definirea materialelor plastice ca „ materiale polimerice care pot conține alte substanțe care vizează îmbunătățirea proprietăților lor sau reducerea costurilor ”, recomandă utilizarea termenului de polimeri în locul celui generic de materiale plastice . [2]

Dezvoltare istorica

Modelul german de radio construit în Bakelite , 1933 ( Volksempfänger )

Unele etape în dezvoltarea materialelor plastice sunt raportate mai jos (în ordine cronologică).

Descriere

Materiale polimerice

Materialele polimerice sunt în general rezultatul reacției de polimerizare a unei cantități de molecule de bază ( monomeri ) pentru a forma chiar lanțuri foarte lungi. Vorbim de homopolimeri dacă monomerul este unic, copolimeri dacă polimerul este obținut din doi sau mai mulți monomeri diferiți și de aliaje polimerice dacă materialul este rezultatul amestecării a doi monomeri care polimerizează fără a combina chimic [ neclar ] .

Un material polimeric este compus de obicei din macromolecule formate din același tip de unitate repetată , dar numărul de unități repetante variază pentru fiecare macromoleculă, astfel încât macromoleculele care alcătuiesc un material polimeric au lungimi diferite, deci este necesar să cunoaștem molecula distribuția greutății (adică procentul de macromolecule având o lungime specifică) pentru a determina proprietățile fizico-chimice ale materialului polimeric examinat.

Clasificarea materialelor polimerice

Materialele polimerice pure sunt împărțite în:

  • termoplastice : capătă maleabilitate, adică se înmoaie sub acțiunea căldurii; pot fi modelate sau formate în obiecte finite și, prin urmare, la răcire, revin la rigiditate; acest proces poate fi repetat de multe ori;
  • termorezistente : după o fază inițială de înmuiere prin încălzire, acestea se întăresc ca urmare a reticulării ; în faza de înmuiere, datorită efectului combinat al căldurii și presiunii, acestea sunt formabile; dacă sunt încălzite după întărire nu se mai înmoaie, ci se descompun și se carbonizează;
  • elastomeri : au o mare deformabilitate și elasticitate.

Din punct de vedere practic, în general se utilizează compuși adecvați, constând dintr-unul sau mai multe materiale polimerice plus adăugarea de aditivi. Din acest motiv, clasificarea standard a materialelor polimerice este însoțită de o clasificare „comercială”, conform căreia materialele polimerice sunt împărțite în:

  • fibre : au o rezistență mecanică considerabilă și au ductilitate slabă în comparație cu alte materiale polimerice; aceasta înseamnă că sunt materiale care se întind puțin dacă sunt supuse tracțiunii și pot rezista la sarcini mari de rupere;
  • materiale plastice: formulate pornind de la materiale termoplastice și termorezistente;
  • rășini : materiale plastice specifice formulate începând de la termorezistență;

Caracteristicile avantajoase ale materialelor plastice în comparație cu materialele metalice și nemetalice sunt ușurința mare de procesare, rentabilitate, colorabilitate, izolare acustică, termică, electrică, mecanică (prin vibrații), rezistență la coroziune și inerție chimică., Precum și apă respingere și rezistență la atacul mucegaiurilor, ciupercilor și bacteriilor. Dezavantajele sunt atacul solvenților (în special termoplastici) și acizilor (în special termoinduribili) și rezistența slabă la temperaturi ridicate.

O altă particularitate este densitatea specifică redusă - care conferă o ușurință mare - variind de la un minim de 0,04 - 1 kg / dm³ pentru polistiren până la un maxim de 2,2 kg / dm³ pentru politetrafluoretilenă (PTFE) [7] , cu o rezistență fizică foarte eterogenă în funcție de tipul de plastic.

Plasticul se obține din prelucrarea petrolului. Eliminarea deșeurilor de plastic, aproape toate non-biodegradabile, are loc de obicei pentru reciclare sau depozitare în gropile de gunoi: de fapt, prin arderea materialelor plastice în incineratoare, se pot genera dioxine (numai pentru polimerii care conțin atomi de clor în molecula lor, de exemplu ca PVC), o familie de compuși toxici. În ultimii ani, aceste dificultăți au încurajat răspândirea bioplasticului , în care un mic procent de rășină este înlocuit cu făină vegetală, cum ar fi porumbul .

Adăugarea taxelor

Schema reprezentativă a adăugării de materiale de umplutură, aditivi și plastifianți la polimer și procesarea ulterioară până la obținerea granulelor.

Diverse substanțe auxiliare („umpluturi”, aditivi și plastifianți) sunt adăugate la baza polimerică în funcție de aplicația pentru care este destinat materialul plastic. Aceste substanțe pot fi plastifianți , coloranți , antioxidanți , lubrifianți și alte componente speciale.

Prin urmare, aceste substanțe au funcția (printre altele) de stabilizare, conservare, fluidizare, colorare, decolorare, protejarea polimerului de oxidare și, în general, modificarea proprietăților sale reologice (lucrabilitate), aspect și rezistență în funcție de aplicația pe care, dacă intenționează să o facă, .

Polimeri termoplastici

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: polimeri termoplastici .

Polimerii termoplastici pot fi topiți și remodelați de mai multe ori. Au o structură moleculară „cu lanț deschis”, adică au un grad redus de reticulare .

Polietilena PE

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Polietilena .
Formula structurală a polietilenei

Există o mare varietate de polietilenă. Printre diferitele tipuri pe care le avem:

  • HDPE (polietilenă de înaltă densitate): este rezistent la impact.
    • Utilizări: Sticle, pungi, conducte de apă și conducte de gaz.
  • LDPE (polietilenă de densitate mică): Este cel mai ușor material plastic. Este sensibil la căldură, dar rezistă substanțelor chimice. Are o izolație electrică bună.
  • UHMWPE (polietilenă ultra-înaltă greutate moleculară): Caracteristici rezistenta la abraziune ridicată, de înaltă elasticitate și joasă de alunecare coeficient de frecare .
    • Utilizări: branțuri pentru schiuri, snowboard-uri.

Polistiren

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Polistiren .
Formula structurală a polistirenului
  • PS (polistiren): Dur și rigid.
    • Utilizări: bandă Scotch pentru mașini, jucării, articole de mobilier, veselă din plastic, cochilii pentru aparate.
  • Polistiren expandat (denumit în mod obișnuit polistiren): rășină de polistiren în formă de spumă; are o greutate specifică foarte mică și conductivitate termică; elasticitate buna.
    • Utilizări: Ambalarea, izolarea termică și electrică a pereților

Alți polimeri termoplastici

Formula structurală a tereftalatului de polietilenă
Formula structurală a clorurii de polivinil
  • PET ( polietilen tereftalat ): Permite obținerea de foi subțiri și ușoare. Rezistent la căldură până la 250 ° C și impermeabil la gaze.
    • Utilizări: Recipiente pentru lichide, tăvi pentru frigidere și cuptoare.
  • PVC (clorură de polivinil sau clorură de polivinil ): Este cel mai utilizat plastic. Are bune proprietăți mecanice și chimice.
    • Utilizări: Ferestre, uși exterioare, jucării, sticle, recipiente, jgheaburi, încălțăminte, învelitoare electrice din sârmă, tapițerie, piele.
  • PP ( polipropilenă ): este rezistent la căldură și substanțe chimice. Are o izolație electrică bună.
    • Utilizări: În sectorul gospodăriei, piese de aparate de uz casnic, bagaje, ambalaje, plăci și țevi pentru industria construcțiilor.
  • PA - poliamidă ( nailon ): unul dintre primele materiale plastice descoperite. Rezistent la uzură și neinflamabil.
    • Utilizări: Angrenaje, echipamente de radio și televiziune, îmbrăcăminte.
  • Rășini acrilice : asemănătoare sticlei, deoarece sunt transparente.
    • Utilizări: cuptoare de lampă, huse transparente, articole de mobilier.
  • celuloză și / sau azotat de celuloid : Primul material plastic descoperit. Similar cu sideful
    • Utilizări: piepteni, freturi, obiecte care imită fildeșul.
  • ABS ( acrilonitril butadien stiren ): jucării, modelare, imprimare 3D.
  • PLA ( acid polilactic ): produs folosind porumbul ca materie primă, printr-un proces biotehnologic care permite obținerea unei capacități de producție ridicate și a unei game de produse diversificate;
    • Utilizări: containere compostabile, imprimare 3D.
  • PTFE : politetrafluoretilenă cunoscută sub denumirea de teflon

Polimeri termorezistenți

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Polimeri termorezistenți .

Ele pot fi formate o singură dată, deoarece, dacă sunt supuse căldurii a doua oară, carbonizează.

Rășini termoizolante

  • Rășini fenolice : Caracteristicile depind de materialele cu care sunt amestecate.
    • Utilizări: sectorul casnic, mobilier pentru televizoare.
  • Rășini poliuretanice : dure și colorate. Au proprietăți mecanice bune și sunt ușor de prelucrat.
    • Utilizări: prize, prize, electrocasnice, întrerupătoare.
  • Rășini melaminice : Rezistență bună la temperaturi ridicate și umiditate.
    • Utilizări: laminate, sectorul casnic, mobilier, vopsele.
  • Rășini epoxidice : aderență excelentă, căldură și rezistență chimică. De asemenea, au proprietăți mecanice bune și sunt izolatori electrici excelenți.
    • Utilizări: Vopsele, acoperiri, adezivi și materiale compozite.
  • Rășini de poliester nesaturate : sunt ușoare, ușor de lucrat și rezistente la agenții atmosferici.
    • Utilizări: piscine, acoperișuri pentru acoperiș.
  • Rășini vinilesterice : caracteristici foarte asemănătoare rășinilor poliesterice, dar cu caracteristici chimice și mecanice mai bune.
    • Utilizări: articole sportive (canoe, bărci mici), rezervoare pentru uz alimentar.

Clasificarea materialelor plastice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: reciclarea deșeurilor și codurile internaționale de reciclare universală .

Materialele plastice sunt clasificate cu sistemul american numit SPI ( Society of the Plastics Industry ), care constă dintr-un triunghi (simbol al reciclării) și un număr corespunzător unui tip de plastic.

Simbol Abreviere Utilizări
Plastic-recyc-01.svg PETE sau PET Reciclat pentru producția de fibre de poliester, foi termoformate, curele, sticle pentru băuturi.
Plastic-reciclare-02.svg HDPE Reciclat pentru producerea de containere pentru lichide, pungi, ambalaje, țevi agricole, baze pentru cupe, borne, elemente pentru terenuri de sport și imitație de lemn.
Plastic-reciclare-03.svg PVC sau V Reciclat pentru țevi, garduri și recipiente nealimentare.
Plastic-recicl-04.svg LDPE Reciclat pentru pungi, diverse recipiente, dozatoare, sticle de spălat, tuburi și material plastic de laborator.
Plastic-recyc-05.svg PP Reciclat pentru piese din industria auto și pentru producția de fibre.
Plastic-recyc-06.svg PS Reciclat pentru multe utilizări, accesorii de birou, tăvi de bucătărie, jucării, casete video și recipiente aferente, panouri izolante din polistiren expandat

Prelucrarea materialelor plastice

Reprezentarea unui extruder

Multe materiale plastice ( nailon , teflon , plexiglas etc.) se pretează bine proceselor de producție industrială cu mașini-unelte în mod similar materialelor metalice; din acest motiv sunt adesea produse în semifabricate (bare, profile , plăci etc.) din care produsele finite (de exemplu bucșe , role , inele , știfturi , roți ) se obțin cu prelucrare mecanică.

Procesele la care sunt supuse materialele plastice includ: [8]

Turnare prin compresie

Turnarea prin compresie este un proces de fabricație utilizat pentru materialele termoizolante (dar uneori este folosit și pentru materialele termoplastice). [8]

La turnarea prin comprimare, polimerul, inițial sub formă de pulbere sau pelete (tablete), [8] este supus unor presiuni ridicate și în acest fel se realizează procesul de reticulare .

Turnare prin injecție

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Turnarea prin injecție .

Cel mai utilizat proces pentru producerea în masă a obiectelor din plastic este turnarea prin injecție. Se face cu prese speciale (numite „prese cu injecție termoplastică”), care topesc granulele de plastic și le injectează la viteză și presiune ridicate în matrițe, unde polimerul, răcind, își asumă geometria dorită. [8]

Turnarea prin injecție este utilizată atât în ​​cazul materialelor termoplastice, cât și al materialelor termorezistente. [8]

Turnare prin transfer

În turnarea prin transfer, polimerul este adus la o temperatură care să se înmoaie și, în același timp, să evite reticularea, care se efectuează ulterior, într-o matriță închisă în care masa transferată este transferată (de unde și numele procesului) . [8]

Formarea prin extrudare

La extrudarea, materialul este împins printr-o deschidere datorită unui șurub. Forma finală a polimerului (care curge continuu) depinde de geometria deschiderii. [8]

Acest proces este utilizat pentru materiale termoplastice și, uneori, pentru cele termorezistente. [8] Prin acest proces sunt produse țevi din plastic.

Turnare prin suflare

Folosit pentru a produce corpuri goale (cum ar fi sticle , tamburi, cilindri) constă în extinderea unei anumite porțiuni de rășină cilindrică cu un jet de aer sub presiune, până când aderă la pereții unei matrițe; producerea obiectelor cilindrice se realizează prin precedarea fazei de suflare de o fază de extrudare pentru realizarea tubului de alimentare la suflare. Turnarea prin suflare este utilizată și pentru producerea cochiliilor anumitor tipuri de căști .

Termoformare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Termoformare .

Un alt proces care are o aplicație bună în producția de produse din plastic este termoformarea , unde plecăm de la granule de polistiren sau polipropilenă . Aceasta implică extrudarea de filme sau foi care sunt trecute, la o temperatură adecvată, într-o matriță în care obiectul dorit este forjat cu presiunea aerului comprimat sau a aerului atmosferic, cu echipamente de producție foarte economice.

Extrudare suflată

O metodă populară de obținere a filmelor de polietilenă este extrudarea suflată . Acesta constă în trecerea polimerului încălzit de la extruder printr-o matriță circulară plasată în poziție orizontală. Filmul obținut este răcit și trecut printr-o grilă de tractare care închide sistemul. Aerul este, de asemenea, introdus pentru a crește volumul sistemului, umflând ceea ce seamănă mult cu un balon. În acest fel, se produce folia termocontractabilă utilizată pentru producerea ambalajelor.

Pultruzie

Pultruziunea este un proces continuu care permite producerea de profile din plastic armat cu fibre, cum ar fi fibra de carbon și fibra de sticlă și fibra textilă.

Notă

  1. ^ Saechtling , p.3
  2. ^ Terminologie pentru polimeri și aplicații biorelate (Recomandări IUPAC 2012) ( PDF ), în Chimie pură și aplicată , vol. 84, nr. 2, 2012, pp. 377–410, DOI : 10.1351 / PAC-REC-10-12-04 .
  3. ^ a b c Istoria țesăturilor
  4. ^ a b c d e f g h i j Microsoft Student .
  5. ^ Industria chimică organică , pe minerva.unito.it . Adus la 11 martie 2012 (arhivat din original la 11 martie 2012) .
  6. ^ Weissermel-Arpe , p. 240.
  7. ^ Tabelele de greutate specifice (densitate)
  8. ^ a b c d e f g h Villavecchia , p. 2072 .
  9. ^ Cangialosi , pp. 97-102 .
  10. ^ Cangialosi , pp. 103-108 .
  11. ^ Cangialosi , pp. 109-112 .
  12. ^ Cangialosi , pp. 113-116 .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 12243 · LCCN (EN) sh85103153 · GND (DE) 4033676-1 · BNF (FR) cb119324393 (data) · NDL (EN, JA) 00.562.564