MATERIALE PLASTICE

  • View
    399

  • Download
    13

Embed Size (px)

DESCRIPTION

MATERIALE PLASTICE

Text of MATERIALE PLASTICE

UNIVERSITATEAVASILE ALECSANDRI DIN BACU FACULTATEA DE INGINERIE SPECIALIZARE : INGINERIE SI MANAGEMENT IN DOMENIUL MECANIC

MATERIALE PLASTICE

Student: Petrea Gabriel

Indrumator : Prof. univ. dr. ing. ec. Gheorghe SIMIONESCU

Bacau 2012 1

1. MATERIALE PLASTICESub denumirea de materiale plastice se neleg azi materialele obinute pe baz de polimeri, n general sintetici, a cror prelucrare sub form de produse finite se face la temperaturi la care acestea devin plastice. Materialele plastice la presiune i temperatur normal sunt relativ dure, puin elastice i lipsite de proprieti plastice. Materialele plastice reprezint amestecuri n proporii determinate ntre polimeri i unele materiale auxiliare care modific n mod avantajos caracteristicile de utilizare i de prelucrare, sau aspectul polimerului.

1. 1 . POLIMERIIMoleculele polimerilor (macromolecule) sunt formate din 1000 - 10 000 i chiar 100 000 de uniti structurale identice, care se repet denumite meri (meros n limba grac nseamn parte). Natura merilor difereniaz tipurile de polimeri. O molecul se consider polimer dac are 3 4 o mas molecular suficient de mare, de peste 10 - 10 . Macromoleculele care prezint interes din punct de vedere tehnologic sunt acelea a cror mas molecular depete 10 000 (masa molecular a apei este 18). Materialul pentru construcia" macromoleculei este monomerul; dac se utilizeaz o singur specie de monomer produsul" este un homopolimer; dac se utilizeaz dou specii de monomer se obine un copolimer; iar dac se utilizeaz trei specii de monomer, rezult un terpolimer. Ir Macromoleculele cu mase moleculare diferite, alctuite deci din numere diferite de meri, formeaz polimeri omologi.

Polimerii sintetici se obin prin reacii de polimerizare, de policondensare i de poliadiie; reacii principal diferite. n cazul polimerizrii se leag ntre ele molecule acelai fel sau diferite, iar polimerul format are masa molecular egal cu suma maselor moleculare ale moleculelor reactante. In cazul policondensrii, combinarea moleculelor simple i formarea polimerului are loc cu punerea n libertate a unor substane simple ca H20, HC1, etc, masa molecular a polimerului nu este egal cu suma maselor moleculare iniiale. n cazul poliadiiei au loc reacii de adiie (dou sau mai multe molecule, de acelai fel sau diferite, reacioneaz spre a forma un singur compus) i de polimerizare ntre substane di- sau polifuncionale, din care rezult polimeri cu proprieti speciale (de exemplu poliuretanii). Procesul de polimerizare n cursul cruia se leag ntre ele molecule de acelai fel, poate fi reprezentat prin schema: nA(A)n n care A este monomerul iar n - gradul de polimerizare. Acesta se mai noteaz i cu Gp. Procesul de polimerizare a dou specii de molecule diferite, A i B, poart numele de copolimerizare i se poate efectua conform schemelor 1 - alternativ A BABABABABAB 2 - ntmpltor AABAAABBBABBA 2

Din punct de vedere al structurii, compuii macromoleculari pot fi. liniari sau filiformi, cu structur ramificat i tridimensionali. Compuii tridimensionali care au macromolecule de form sferic se mai numesc globulari (3). Polimerii liniari sau filiformi se caracterizeaz prin lanuri macromoleculare care au crescut pe o singur direcie; lungimea acestora este mult mai mare dect dimensiunile lor transversale. De asemenea, moleculele lor sunt independente ntre ele, nu se leag chimic. De exemplu: polietilena, polizobutilena, poliamidele etc. Polimerii ramificai, rezult n cazul n care lanurile macromoleculare au crescut pe dou direcii (asemntor ramurilor unei crengi). Polimerii tridimensionali, conin macromoleculele care au crescut pe toate cele trei direcii ale spaiului; se formeaz reea spaial. O categorie intermediar este reprezentat de polimerii care au iniial structura liniar, dar la care n urma unui proces chimic se stabilesc legturi ntre molecule (legturi sau catene ncruciate), care le confer o structur tridimensional.. Polimerii sintetici i cei naturali modificai pot fi clasificai dup criteriul comportrii termomecanice, combinat cu cel al procedului de sintez, tabelul 2.1.

3

1.2. MATERIALE AUXILIAREMaterialele auxiliare principale, utilizate la obinerea materialelor plastice, sunt urmtoarele: plastifiani, stabilizatori, materiale de umplutur, colorani, ageni antistatici, lubrifiani, fungicide, ageni pentru ignifugare. ageni pentru odorizare, etc. (24). Plastifianii sunt substane lichide sau solide care adugate produilor macromoleculari modific n mod permanent proprietile fizice ale acestora fr a le schimba natura chimic. Ei au rolul de a micora forele de atracie intermolecular ale polimerilor; macromoleculele mai puin flexibile rigide", devin, n prezena plastifianilor, mai Plastifianii sunt de obicei lichide cu greutate molecular mic, greu volatile, compatibile cu polimerul cruia i se adaug; foarte rar ei sunt substane solide cristaline. Plastifianilor li se cere s ndeplineasc urmtoarele condiii: s fie eficace (acestea se apreciaz dup scderea temperaturii de vitrifiere), compatibili cu polimerul; s fie ct mai puin volatili; s fie stabili la lumin i cldur; s nu fie toxici; s aib culoare ct mai deschis, etc Agenii de ignifugare (anticombustibil) au rolul de a mri rezistena la foc a materialelor plastice. Ca ageni de ignifugare se pot utiliza substane pe baz de compui de stibiu, de fosfor, polimeri clorurai (compuii de clor n molecul sunt greu combustibili) etc Unii plastifiani pot duce la micorarea rezistenei la foc a materialului plastic Agenii fungistatici (sau fungicide) sunt substane care adugate materialului plastic l fac rezistent la aciunea microorganismelor, n special n condiiile climatului tropical (cald i umed). Microorganismele atac i distrug, nu polimerul ca atare, ci materialele auxiliare care intr n compoziia materialului plastic, ndeosebi, materialele de umplutur i plastifianii. Ca atare, se nrutesc caracteristicile mecanice, se schimb aspectul exterior, crete permeabilitatea la gaze, la vapori de ap i apoi la ap, ale materialului plastic. Aceste efecte devin evidente cu att mai repede cu ct produsul din material plastic este mai subire. Uneori suprafeele produsului din material plastic se trateaz mpotriva microorganismelor cu un grund sau cu un fungicid. Agenii de expandare (porogene), se utilizeaz n scopul obinerii materialelor plastice poroase. Acestea pot fi materiale solide, fluide au gazoase, capabile s produc structur celular materialului plastic n cursul prelucrrii. In general, se obin att celule nchise ct i celule deschise; poate predomina o form sau alta de celul. Materialele poroase se pot obine prin sinterizarea particulelor solide din materialul plastic (de exemplu plci de policlorur de vinii, polietilen, polistiren) sub influena cldurii i a presiunii, sau prin spumare. Spumarea se poate face mecanic, (cu agitator, cu melc, etc), prin utilizarea unor ageni de expandare care i pot schimba starea n timpul prelucrrii (gaze comprimate, lichide volatile, soluii solubile) sau chimic (agentul de expandare este un produs de reacie secundar, rezultat al formrii legturilor intermoleculare: de exemplu formarea apei n unele reacii de policondensare). n prezent se obin poroplaste (materiale plastice poroase) prin extrudarea materialului plastic n prezena unui agent porofer (propan, etc). se realizeaz covoare, plci, acoperiri ale cablurilor, folii poroase, etc. Agenii de odorizare. Unele materiale plastice dezvolt un miros necorespunztor, n acest scop se introduc aceti ageni.

4

1.3. TIPURI DE MASE PLASTICE TERMOPLASTEDatorit diversitii foarte mari, este dificil de fcut o clasificare a materialelor plastice disponibile, oricare ar fi criteriile de apreciere. De aceea, n cele ce urmeaz se vor prezenta cele mai utilizate termoplaste mpreun cu principalele lor proprieti i utilizri: - polietilen; - polipropilen; - policlorur de vinil; - politetrafluoretilena; - polistirenul; - polimetacrilatul de metil; - poliamidele; - poliesteri; - policarbonatul; - poliacetalul; - elastomerii; - siliconii.

1.3.1. POLIETILENA (PE)Polietilena se obine prin polimerizarea etilenei (CH2 = CH2). Este un termoplastic semicristalin, cu domeniul temperaturilor de utilizare (domeniul n care comportamentului materialului este similar celui de la temperatura ambiant): 50C...+60C. Exist dou clase de polietilen: - polietilen de nalt densitate (HDPE High Density Polyetylene) obinut printr-un proces de polimerizare n soluie, ce are loc la presiuni sczute; - polietilen de joas densitate (LDPE Low Density Polyethlene) obinut prin polimerizare n stare de vapori la temperaturi i presiuni ridicate. Polietilena are o excelent rezisten la aciunea majoritii solvenilor i agenilor chimici. Ea poate fi uor prelucrat, nu e toxic i are bune proprieti de izolator electric. Polietilena de nalt mas molecular (HMWPE) e utilizat la obinerea conductelor de distribuie a gazului metan sau a rezervoarelor de benzin ale autovehiculelor. Polietilena de joas densitate e mai puin rigid, combinnd flexibilitatea cu o bun tenacitate. Se utilizeaz la fabricarea sacilor menajeri, a conductelor flexibile, jucriilor, etc. Prelucrare Granulele de polietilen se pot prelucra att n piese de turnare prin injecie ct i n tuburi i folii, respectiv n benzi. Aceasta se execut pe maini de prelucrare obinuite pentru termoplaste, cum sunt mainile de injecie, presele de extrudere n instalaiile de suflare. Uniformitatea operaiilor, flexibilitatea piesei de formare, care evit defectele de form i faptul c piesele extrudate se evacueaz uor de pe scule de formare, fac polietilena deosebit de adecvat pentru fabricarea complet automat. Prin aceasta, polietilena este materialul adecvat pentru piese de formare deosebit de mari. Temperatura la turnarea prin injecie se situeaz ntre 180 i 250 C, temperaturi mai mari sunt utilizate pentru polietilena de densitate mare i de asemenea de vscozitatea mai

5

mare a topiturii. evile se obin prin extrudere; suprafee netede i gros