Материал легкий и прочный пластик. Самые прочные материалы в мире
Что за материал используется при производстве пластиковых тар. Чем пластики отличаются друг от друга? Пластмасса
Определить вид пластмассы, если имеется маркировка, достаточно легко - а как быть, если никакой маркировки нет, а узнать, из чего сделана вещь - необходимо?! Для быстрого и качественного распознавания различных видов пластмасс достаточно немного желания и практического опыта. Методика достаточно проста: анализируются физико-механические особенности пластмасс (твердость, гладкость, эластичность и т. д.) и их поведение в пламени спички (зажигалки).Может показаться странным, но различные виды пластмасс и горят по-разному! Например, одни ярко вспыхивают и интенсивно сгорают (почти без копоти), другие, наоборот, сильно коптят. Пластмасса даже издаёт разные звуки при своем горении! Поэтому так важно по набору косвенных признаков точно идентифицировать вид пластмассы, ее марку.
Как определить ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности) . Горит синеватым, светящимся пламенем с оплавлением и горящими потеками полимера. При горении становится прозрачным, это свойство сохраняется длительное время после гашения пламени. Горит без копоти. Горящие капли, при падении с достаточной высоты (около полутора метров), издают характерный звук. При остывании, капли полимера похожи на застывший парафин, очень мягкие, при растирании между пальцами- жирны на ощупь. Дым потухшего полиэтилена имеет запах парафина. Плотность ПЭВД: 0,91-0,92 г/см. куб.
Как определить ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности) . Более жесткий и плотный чем ПЭВД, хрупок. Проба на горение - аналогична ПЭВД. Плотность: 0,94-0,95 г/см. куб.
Как определить Полипропилен. При внесении в пламя, полипропилен горит ярко светящимся пламенем. Горение аналогично горению ПЭВД, но запах более острый и сладковатый. При горении образуются потеки полимера. В расплавленном виде - прозрачен, при остывании - мутнеет. Если коснуться расплава спичкой, то можно вытянуть длинную, достаточно прочную нить. Капли остывшего расплава жестче, чем у ПЭВД, твердым предметом давятся с хрустом. Дым с острым запахом жженой резины, сургуча.
Как определить Полиэтилентерафталат (ПЭТ) . Прочный, жёсткий и лёгкий материал. Плотность ПЭТФ составляет 1, 36 г/см.куб. Обладает хорошей термостойкостью (сопротивление термодеструкции) в диапазоне температур от - 40° до + 200°. ПЭТФ устойчив к действию разбавленных кислот, масел, спиртов, минеральных солей и большинству органических соединений, за исключением сильных щелочей и некоторых растворителей. При горении сильно коптящее пламя. При удалении из пламени самозатухает.
Полистирол . При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный.Полистирол хорошо растворяется в органических растворителях (стирол, ацетон, бензол).
Как определить Поливинилхлорид (ПВХ). Эластичен. Трудногорюч (при удалении из пламени самозатухает). При горении сильно коптит, в основании пламени можно наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение. Очень резкий, острый запах дыма. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество (легко растирается между пальцами в сажу).Растворим в четыреххлористом углероде, дихлорэтане. Плотность: 1,38-1,45 г/см. куб.
Как определить Полиакрилат (органическое стекло). Прозрачный, хрупкий материал. Горит синевато-светящимся пламенем с легким потрескиванием. У дыма острый фруктовый запах (эфира). Легко растворяется в дихлорэтане.
Как определить Полиамид (ПА). Материал имеет отличную масло-бензостойкость и стойкость к углеводородным продуктам, которые обеспечивают широкое применение ПА в автомобильной и нефтедобывающей промышленности (изготовление шестерен, искуственных волокон…). Полиамид отличается сравнительно высоким влагопоглощением, которое ограничивает его применение во влажных средах для изготовления ответственных изделий. Горит голубоватым пламенем. При горении разбухает, “пшикает”, образует горящие потеки. Дым с запахом паленого волоса. Застывшие капли очень твердые и хрупкие. Полиамиды растворимы в растворе фенола, концентрированной серной кислоте. Плотность: 1,1-1,13 г/см. куб. Тонет в воде.
Как определить Полиуретан. Основная область применения - подошвы для обуви. Очень гибкий и эластичный материал (при комнатной температуре). На морозе - хрупок. Горит коптящим, светящимся пламенем. У основания пламя голубое. При горении образуются горящие капли-потеки. После остывания, эти капли - липкое, жирное на ощупь вещество. Полиуретан растворим в ледяной уксусной кислоте.
Как определить Пластик АВС . Все свойства по горению аналогичны полистиролу. От полистирола достаточно сложно отличить. Пластик АВС более прочный, жесткий и вязкий. В отличие от полистирола более устойчив к бензину.
Как определить Фторопласт-3. Применяется в виде суспензий для нанесения антикоррозийных покрытий. Не горюч, при сильном нагревании обугливается. При удалении из пламени сразу затухает. Плотность: 2,09-2,16 г/см.куб.
Как определить Фторопласт-4. Безпористый материал белого цвета, слегка просвечивающийся, с гладкой, скользкой поверхностью. Один из лучших диэлектриков! Не горюч, при сильном нагревании плавится. Не растворяется практически ни в одном растворителе. Самый стойкий из всех известных материалов. Плотность: 2,12-2,28 г/см.куб. (зависит от степени кристалличности - 40-89%).
Физико-химические свойства отходов пластмасс по отношению к кислотам
| Наименование отхода | Воздействующие факторы |
|||||
| H 2 SO 4 (к) Хол. | H 2 SO 4 (к) Кипяч. | HNO 3 (к) Хол. | HNO 3 (к) Кипяч. | HCl (к) Хол. | HCl (к) Кипяч. |
|
| Бутылки из-под кока-колы | Без изменений | Приобрели окраску Сворачива-ются | Без изменений | Без изменений | Без изменений | Образцы свернулись |
| Пластико-вые пакеты | Без изменений | Практически растворились | Без изме-нений | Без изменений | Без изменений | Образцы раствори-лись |
Физико - химический свойств отходов пластмасс отходов пластмасс по отношению к щелочам
ЛЮБОЙ пластик выделяет в содержимое бутылки химикаты разной степени опасности.
Наша компания занимается поставками полуфабрикатов инженерных пластиков в форме листов, стержней, плит, втулок, труб, а также изготовлением из них промышленного емкостного оборудования, химстойких воздуховодов, гальванических ванн, бассейнов, купелей, садков и футеровок для различного вида задач.
Кроме этого, с помощью ЧПУ, формовки и литья под давлением мы изготовим как штучные, так и серийного выпуска изделия из пластика, любой сложности!
Данная статья призвана познакомить наших посетителей с возможностями компании и рассказать о наших возможностях, услугах, а также помочь в выборе материала под Вашу задачу.
Итак, что из себя представляют полимеры и в каких случаях они применяются.
Если Вам нужно выбрать пластик под какую-либо задачу, необходимо определить наиболее важные эксплуатационные характеристики:
- температура - постоянная рабочая, минимальная и максимальная
- среда, воздействующая на пластик
- механические воздействия на него
- требования экологичности
Обозначив требования к условиям эксплуатации можно определить еще один немаловажный параметр - цена на пластик! Цена на материалы может отличаться в десятки или даже сотни раз, так как условия эксплуатации влияют не только на вид пластика, но и на выбор толщины . Толщина в свою очередь влияет на количество материала которое будет необходимо купить, так как стоимость листов, стержней и плит измеряется исходя из веса за килограмм.
В зависимости от верхней границы рабочей температуры можно провести условное деление пластиков на несколько групп:
- Промышленные (стандартные) пластики - до 100°С
- Инженерные (конструкционные) пластики - от 100°С до 130°С
- Пластики высокого уровня, высокотемпературные - от 130°С до 300°С
Чем выше рабочая температура материала, тем совершеннее молекулярная структура материала и прочнее межмолекулярные связи, тем выше будет его стоимость и одновременно уменьшается его объем потребления. Скажем, объем потребления поливинилхлорида (ПВХ, PVC) на три-четыре порядка больше, чем объем потребления полиэфирэфиркетона (PEEK) , удельная стоимость которого на два порядка больше чем ПВХ.
Рабочая среда влияет на выбор химстойкости материала. В химическом производстве используются компоненты, которые требуют как надлежащего хранения в резервуарах или емкостях, непосредственно участвуя в технологическом процессе, так и надлежащей утилизации.
И в зависимости от критериев эксплуатации, упомянутых выше, для создания емкостного оборудования используются термопласты - PP (полипропилен) , PE (полиэтилен) , PVC (поливинилхлорид или винипласт) , PVDF (поливинилиденфторид) . Каждый из этих полимеров имеет свои достоинства и возможности применения, а также обладает способностью в полной мере заменить емкостное оборудование из металла или нержавеющей стали, они просто незаменимы в производстве современного гальванического оборудования и систем химстойких воздуховодов. Замена металлических емкостей на пластиковые позволяет увеличить срок годности оборудования, снизить его стоимость и вес, а в большинстве случаев и вовсе является единственно возможным решением.
Говоря о воздействии окружающей среды на пластик нельзя не упомянуть и о таком важном параметре, как радиационная стойкость . Эксплуатация на атомных станциях, рентгенологическое оборудование, медицинское оборудование, спутники, военная техника и техника специального назначения - это и многое другое оборудование требует от пластика устойчивости к Рентген и Гамма излучениям. И тут широкое применение получили такие материалы, как PVDF (ПВДФ, поливинилиденфторид) , PEEK (полиэфирэфиркетон) , PEI (полиэфирэмид) , PAI (Торлон, Полиамид-имид) , PI (Полиимид) .
Механические воздействия состоят из нескольких характеристик:
Прочность имеет значение при статических напряжениях, т.е. под постоянной растягивающей нагрузкой (например, в емкостном оборудовании). Пластики с высокой прочностью к растяжениям и разрывам, как правило, имеют низкие показатели эластичности и наоборот. Это позволяет делить пластики на «прочные» (жесткие), которые выдерживают высокие механические нагрузки, но быстро ломаются при наступлении деформаций; и эластичные (гибкие), которые не так прочны, однако способны сохранять свои прочностные свойства при деформациях.
Ударопрочность характеризует стойкостью материалов к динамическим нагрузкам.
Твердость и износостойкость означают сопротивление материала проколам, порезам и т.д., устойчивость к истиранию, что имеет значение, в частности, для футеровок технологического оборудования.
В одних случаях выбираются прочные и твердые пластики, способные выдерживать нагрузки в десятки тонн, такие как PA (полиамид) , POM (полиоксиметилен) , PET (полиэтилентерефталат) .
В других случаях - гибкие и в то же время ударопрочные, такие как полиэтилен (PE) и полипропилен (PP) .
Рассмотрим еще некоторые наиболее востребованные на рынке свойства пластиков.
Термостойкость , как говорилось выше, зависит от рабочей температуры материала. Наиболее - термостойкие пластики из категории высокотемпературных, они же в силу своей высокотехнологичности имеют самую высокую стоимость. Самыми популярными пластиками из этой категории являются полиэфиэфиркетон (PEEK, ПЕЕК) , политетрафторэтилен (PTFE, ПТФЕ) , Фторопласт (ф4) , поливинилиденфторид (PVDF, ПВДФ) .
Морозостойкость для пластиков характеризуется температурой хрупкости. Температура хрупкости - это температура, при которой происходит разрушение материала или изделия в условиях постоянно действующей нагрузки. Для пластиков она находится в отрицательной зоне и для каждого из них имеет свое значение, находящееся ниже минимальной рабочей температуры. Например, для полиэтилена низкого давления высокой плотности PE 300 это ниже чем -50°С; высокомолекулярного полиэтилена PE 500 - -100° C; сверхвысокомолекулярного полиэтилена PE 1000 , ниже чем - 250° С. При этом у полипропилена гомополимера PP-H хрупкость появляется уже при температуре ниже 0°С
При подборе листового пластика, встает такой вопрос, как выбор толщины
листа.
Самые ходовые на рынке пластики выпускаются в следующих толщинах:
применение
Для супертонких гаджетов
С момента открытия графена было принято считать, что именно он изменит электронные технологии ближайшего будущего. Это подтверждалось огромным количеством патентных заявок на право его использования, поданных технологическими компаниями. Однако в 2012 году в Германии синтезировали похожий, но более перспективный материал - силицен. Графен - это слой толщиной с атом углерода. Силицен - такой же слой из атомов кремния. Многие свойства у них схожи. Силицен тоже обладает отличной проводимостью, что гарантирует повышение производительности при меньших теплозатратах. Однако
у силицена есть ряд неоспоримых преимуществ. Во-первых, он превосходит графен по структурной гибкости, его атомы могут выпирать из плоскости, что увеличивает спектр его применения. Во-вторых, он полностью совместим с уже существующей электроникой, в основе которой - кремний. Это означает, что на его внедрение потребуется намного меньше времени и денег.
Лидером производства строительных, отделочных и упаковочных материалов из грибов является молодая компания Ecovative, основатели которой нашли золотую жилу в мицелии - вегетативном теле гриба. Выяснилось, что он обладает прекрасными цементирующими качествами. Ребята из Ecovative смешивают его с кукурузной и овсяной шелухой, придают смеси необходимую форму и выдерживают её в темноте несколько дней. За это время грибной питательный орган перерабатывает пищу и связывает смесь в гомогенную массу, которую затем для прочности обжигают в печи. В результате этих нехитрых манипуляций получается лёгкий, прочный, огне- и влагостойкий экологичный материал, внешне напоминающий пенопласт. На основе этой технологии в Ecovative сейчас разрабатывают материал для бамперов, дверей и приборных панелей автомобилей Ford. Кроме того, они наладили производство небольших домов Mushroom Tiny House, полностью созданных на основе мицелия.
Материалы из грибов
применение
Для экологичного строительства
и производства мебели
Аэрогель
применение
Для теплоизоляции
Обычный гель состоит из жидкости, которой трёхмерный полимерный каркас сообщает механические свойства твёрдых тел: отсутствие текучести, способность сохранять форму, пластичность и упругость. В аэрогеле жидкость после высушивания материала до критической температуры заменяется газом. Получается вещество с удивительными свойствами: рекордно низкой плотностью и теплопроводностью. Так, аэрогель на основе графена - самый лёгкий материал в мире. Несмотря на то что 98,2% его объёма составляет воздух, материал обладает огромной прочностью и выдерживает нагрузку в 2 000 раз больше собственного веса. Аэрогель чуть ли не лучший на сегодня теплоизолятор, применяемый как в скафандрах NASA, так и в куртках для альпинистов толщиной всего 4 мм. Ещё одно его удивительное свойство - способность абсорбировать вещества в 900 раз больше собственного веса. Всего 3,5 кг аэрогеля могут абсорбировать тонну разлившейся нефти. Благодаря его эластичности и термической стойкости абсорбированная жидкость может быть выдавлена, как из губки, а остаток просто выжжен или удален испарением.
Феррофлюид - это жидкий материал, способный изменять свою форму под воздействием магнитного поля. Этому свойству он обязан тем, что в нём содержатся микрочастицы магнетита или других железосодержащих минералов. Когда к ним подносят магнит, они притягиваются к нему и толкают вместе с собой молекулы жидкости. Феррофлюид, вероятно, - самый доступный из всех представленных материалов: его можно купить в интернете или даже сделать самостоятельно. Феррофлюиды по теплоёмкости и теплопроводности превосходят все смазочно-охлаждающие материалы. Сейчас их используют в качестве жидких уплотнителей вокруг вращающихся осей жёстких дисков и в качестве рабочей жидкости в поршнях гидравлической подвески. В ближайшем будущем NASA планирует использовать их в зеркалах телескопов для того, чтобы те умели подстраиваться под атмосферные турбулентности. Плюс магнитные жидкости должны пригодиться при лечении рака. Их можно смешивать с противоопухолевыми препаратами и с помощью магнита точно вводить лекарство в поражённый участок, не вредя окружающим клеткам.
Жидкий металл
применение
Для лечения рака
Самовосстанавливающиеся материалы
применение
Для долгой жизни вещей
Самовосстанавливающиеся материалы изобретают в различных областях: строительстве, медицине, электронике. Среди самых интересных разработок - защищённый от физических повреждений компьютер. Инженер Нэнси Соттос придумала снабжать провода микроскопическими капсулами с жидким металлом. При разрыве капсула разбивается и заполняет трещину за секунды. Микробиолог Хэнк Джонкерс похожим способом продлевает срок службы дорог и зданий, подмешивая в цемент споры бактерий и питательные вещества для них. Как только в цементе появляется трещина и в неё попадает вода, бактерии пробуждаются ото сна и начинают перерабатывать корм в прочный карбонат кальция, который заполняет трещины. Новшество затронуло и текстильную промышленность. Американский учёный Марек Урбан создал прочный материал, который может самостоятельно заделывать полученные повреждения. Для этого на ткань необходимо направить концентрированный луч ультрафиолета.
В ближайшем будущем материя сможет изменять свою форму, плотность, структуру и другие физические свойства программируемым образом. Для этого необходимо создание материала, которому присуща способность обработки информации. На практике это будет выглядеть так: столик из IKEA будет собираться сам, как только его достанут из коробки, а вилка при необходимости будет легко превращаться в ложку. Уже сейчас в MIT создают предметы, которые могут менять форму. Для этого сверхтонкие электронные платы соединяются с запоминающими форму сплавами - металлами, меняющими конфигурацию под воздействием тепла или магнитного поля. Платы выделяют тепло в заданных точках, в результате чего объект собирается в задуманную учёными структуру. Так, из плоских металлических листов удалось собрать робота-насекомое. Важным направлением программируемой материи является клэйтроника, занимающаяся разработкой нанороботов, которые могут вступать в контакт друг с другом и создавать 3-D объекты, с которыми может взаимодействовать пользователь. Клэйтроника сможет предложить реалистичное чувство связности на больших расстояниях, называемое «парио». Благодаря ему можно будет услышать, увидеть и потрогать нечто, расположенное на другом конце света.
Клэйтроника
применение
Для производства вещей, способных
менять форму по требованию
Бактериальная целлюлоза
применение
Для экологичного производства одежды
28.03.2018
Понятие прочности пластмассы с точки зрения обывателя и инженера сильно отличается. Если мы говорим о бытовой прочности, то имеем в виду простое понимание по признаку "ломается - не ломается". Та же характеристика для производства, строительства, дизайна имеет множество аспектов, при изучении которых выясняется, что все материалы обладают рядом признаков, по которым можно определить их назначение и возможность использования в определенных целях.
К сожалению, указать на самый прочный полимер не получится по объективным причинам. Это объясняется тем, что физические и прочностные характеристики классифицированы по широкому ряду признаков, совокупность которых определяет понятие прочности. Это зависит от свойств самого пластика, его структуры и реакции на изменение внешних условий. Например, считается "прочной" для создания бетонных монолитов, но проявляет крайне слабую стойкость к изгибу, ломается. Аналогичные противоречия для неспециалиста можно найти в свойствах любого полимера и основанного на нем материала - пластмассы.
Характеристики прочности, твердости, упругости пластика
В понятие прочности (характера реакции на физические нагрузки) принято включать результаты испытания материала по нескольким критериям. В зависимости от того, какое усилие было приложено к образцу, можно выяснить характеристики полимера, его способность сопротивляться определенной профильной нагрузке:
прочность на сжатие - сохранение физической структуры и формы образца при сдавливании;
прочность на разрыв характеризует способность образца сопротивляться растягивающему усилию;
деформационная прочность - критерий, указывающий на способность противостоять деформации и возвращаться в исходное положение;
предел пластичности - минимальное усилие, при котором материал "потечет", потянется, не возвращаясь в исходную форму;
ударная вязкость - способность поглотить энергию удара без разрушения структуры;
твердость - величина, обратная пластичности, предел сохранения формы при усилии.
В зависимости от того, какого рода нагрузки будут восприниматься изделием в процессе производства, обработки и эксплуатации, подбирается материал с определенными свойствами. Поэтому говорить о самом прочном полимере бесполезно. ? - это вопрос, требующий комплексного ответа, рассмотрения совокупности признаков.
Прочность разных видов пластиков
Практические примеры оценки прочностных характеристик разных пластиков и пластмасс показывают, насколько сложно пересекаются их свойства при глубоком профессиональном рассмотрении.
Деформационная прочность
Полистирол, поликарбонат, полиметилметакрилат характеризуются как механически прочные материалы при различных напряжениях, но деформационная нагрузка быстро вызывает их разрушение. При значительном ударном воздействии прочность окажется низкой, но для разрушения твердого пластика потребуется значительное деформирующее усилие. Итак, твердость пластика говорит о его прочности, ограниченной ударной вязкости и хрупкости при деформации. Неспециалисту в этом легко запутаться.
Гибкость и пластичность
Полиэтилен и полипропилен относятся к группе пластичных материалов - они незначительно спопротивляются деформации, но при этом долгое время не ломаются при такой нагрузке. Эта способность характеризуется начальным модулем упругости - первоначальное сопротивление деформирующему усилию достаточно большое, но после преодоления определенного предела начинается деформация. Гибкие пластики можно характеризовать как менее прочные, но обладающие высокими показателями ударовязкости. Они хорошо поглощают энергию извне, при ударе и нагрузке, долго меняют форму, не "ломаются". Именно поэтому применяется там, где нужна высокая гибкость материала, способность выдерживать значительное усилие с сохранением формы.
Прочные волокна пластиков
Материалы типа кевлара, нейлона и углеродного волокна обладают высокой прочностью, сравнимой с твердыми пластиками, они ограниченно воспринимают ударные нагрузки, способны долго сопротивляться деформации. Главное их достоинство - способность долго сопротивляться усилию на разрыв. Именно поэтому волокна используются там, где велика вероятность нагрузки на растяжение. Пример тому кевлар, способный не разрываться при усилиях, разрывающих сталь.