Сыцко В.Е. и др. Товароведение непродовольственных товаров

Подождите немного. Документ загружается.

ленных пластмассами токсичных, аллергических и дру-

гих веществ, оказывающих вредное воздействие на орга-

низм человека. Высокомолекулярные полимеры физиоло-

гически безвредны. Вредное воздействие могут оказывать

не вступившие в реакцию мономеры, некоторые пласти-

фикаторы, остатки катализатора, продукты старения и

распада. Пластмассы биологически трудноусвояемы, не

утилизируются, что приводит к накоплению старых изде-

лий из них и загрязнению окружающей среды.

Декоративные возможности пластмасс весьма широ-

ки. Их можно окрасить практически в любой цвет, при-

дать разнообразие фактуре поверхности. Они могут быть

матовые и блестящие, прозрачные и непрозрачные, их

можно имитировать под другие материалы.

Надежность полимерных материалов характеризуется

способностью сохранять во времени установленные в за-

данных пределах показатели функциональных, эргоно-

мических и эстетических свойств. Следует учитывать дол-

говечность полимерных материалов, которая оценивается

изменением показателей прочности, жесткости, износо-

стойкости при многократных нагрузках. В отличие от

долговечности сохраняемость характеризует способность

полимеров проявлять установленный уровень свойств при

хранении и транспортировании.

9.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТМАСС

Пластмассы классифицируют по ряду признаков: сос-

таву, природе связующего вещества, способу получения,

типу химических реакций, лежащих в основе их получе-

ния, физико-механическим и термическим свойствам, ха-

рактеру микро- и макроструктуры, видам и др.

По составу пластмассы делят на простые и сложные

(композиционные). Простые пластмассы состоят только

из полимера (синтетической смолы или природного моди-

фицированного полимера) с добавлением в небольших ко-

личествах красителей и стабилизаторов. Композицион-

ные пластмассы содержат значительные количества дру-

гих компонентов: наполнителей, пластификаторов, отвер-

дителей, газообразователей, красителей, стабилизаторов.

243

В композиционных пластмассах полимеры выполняют

роль компонента, связывающего другие составные части,

поэтому их называют связующими веществами. Они и оп-

ределяют свойства пластмасс.

Наполнители применяются для получения пластмасс с

заданным уровнем потребительских свойств и с целью

снижения их себестоимости. По физическому состоянию

наполнители бывают твердые, жидкие и газообразные, по

химической природе - органические (на основе синтети-

ческих смол, целлюлозы) и неорганические (каолины,

мел), по типам - порошковые, волокнистые, слоистые.

Добавление твердого наполнителя придает изделиям ста-

бильность размеров, повышенную твердость и жесткость.

Значительно повышает надежность введение в качестве

наполнителей волокон, бумаги, тканей, древесного шпона

и других слоистых материалов. Органические порошко-

вые наполнители (древесная мука, целлюлоза) снижают

тепло-, влаго- и светостойкость, а порошки металлов при-

дают пластмассам тепло-и электропроводность. Жидкие

наполнители (минеральные масла) вводятся для сохране-

ния слоя смазки на поверхности трения, газообразные -

для получения пенопластов (имеют преимущественно за-

крытые несообщающиеся газонаполненные ячейки) и по-

ропластов (имеют открытую структуру ячеек с сообщаю-

щимися порами).

Пластификаторы вводят для придания пластмассам

повышенной эластичности, свето- и морозостойкости, по-

ниженной жесткости и горючести, хрупкости. Они не

должны ухудшать внешний вид изделий и гигиенические

свойства пластмасс, экстрагироваться пищевыми и мою-

щими средами, водой и органическими растворителями.

В качестве пластификаторов используются преимущест-

венно сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот.

Отвердители вводят в отдельные пластмассы для пере-

вода полимера в процессе формования изделий в неплав-

кое и нерастворимое состояние.

Красящие вещества - это тонко измельченные пигмен-

ты и органические красители, которые одновременно мо-

гут выполнять роль наполнителя (сажа, оксид цинка и

др.) и стабилизатора.

244

Стабилизаторы - вещества, замедляющие деструкцию

полимеров и удлиняющие срок службы продукции из них.

Блокирующие стабилизаторы (амины, фенолы) применя-

ются преимущественно для защиты полимеров от тепла и

кислорода. Экранирующие стабилизаторы (сажа, произ-

водные бензола) защищают полимеры от действия света.

По природе связующего вещества различают пластмас-

сы на основе синтетических смол и пластмассы на основе

модифицированных природных полимеров.

По способу получения полимеров пластмассы делят на

полимеризационные, поликонденсационные и модифици-

рованные природные.

Полимеризационные полимеры получают в результате

последовательного присоединения друг к другу ненасы-

щенных мономеров за счет разрыва в них двойных или

тройных связей. Это полиолефины, винипласты, полисти-

ролы, фторопласты, полиакрилаты, полиформальдегид.

Поликонденсационные полимеры получают соедине-

нием реагирующих молекул в полимерные цепи с выделе-

нием побочных низкомолекулярных продуктов (вода, ам-

миак, кислоты). К ним относятся фенолформальдегид-

ные, аминоальдегидные, полиамидные, полиуретановые,

полиэфирные и другие смолы.

Природные полимеры (целлюлоза, белки, каучук, би-

тумы и др.) в чистом виде не могут быть использованы для

производства пластмасс в качестве связующих веществ.

Для этих целей используют простые эфиры (образуются

при взаимодействии природных полимеров со спиртами) и

сложные эфиры (продукт взаимодействия с кислотами

или их ангидридами).

По способу проведения полимеризации различают смо-

лы, полученные блочным, лаковым и эмульсионным ме-

тодами. Блочной полимеризацией из жидкого мономера

получают готовый продукт в виде блоков, пластин и заго-

товок, которые затем подлежат механической обработке и

переработке в куски, крошку. При лаковой полимериза-

ции получают порошки, которые используются в лако-

красочной промышленности либо в таблетированной фор-

ме служат материалом для производства различных изде-

лий. Наиболее распространены эмульсионно-суспензион-

245

ные способы полимеризации, при которых из высокодис-

персной устойчивой массы (латекса) выделяют полимер в

виде тонкого порошка, гранул или зерен.

По термическим свойствам пластмассы делят на тер-

мопластичные и термореактивные.

Термопластичными называют пластики, которые при

нагревании размягчаются и легко формуются в изделия, а

при охлаждении застывают. Свойства их при этом изме-

няются обратимо. К термопластам относятся полиолефи-

ны, полистирол, полиамид, полиакрил, эфироцеллюлоз-

ные пластмассы и др.

Термореактивные пластмассы размягчаются лишь в

момент формования изделия (при нагреве и давлении),

после чего пластмасса необратимо переходит в неплавкое

состояние. К термореактивным относятся пластмассы на

основе фенолоальдегидных, аминоальдегидных и некото-

рых других смол.

По физико-механическим свойствам пластмассы ус-

ловно подразделяют на жесткие, полужесткие и эластич-

ные, о чем говорилось выше.

По характеру микро- и макроструктуры пластмассы

делят на однородные (ненаполненные) и неоднородные (с

наполнителями). Неоднородные пластики по природе на-

полнителя подразделяют на пресс-порошковые (с порош-

ковым наполнителем), волокнистые (с хлопковым волок-

ном - волокнит, со стеклянным - стекловолокнит, с обрез-

ками ткани - текстоволокнит, с асбестом — асбоволокнит),

слоистые (с бумагой - гетинакс, или бумаголит, с древес-

ным шпоном - древолит, с хлопковой тканью - текстолит,

со стеклотканью — стеклотекстолит, с асбестовой тканью —

асботекстолит), газонаполненные (пенопласт, поропласт).

По виду полимера пластмассы делятся в зависимости

от характерной группы, образующейся в результате взаи-

модействия исходных веществ в процессе его получения.

Характеристика основных видов

полимеризационных пластмасс

Полиэтилен получают полимеризацией газообразного

(-СН -СН -) ненасыщенного углеводорода этилена,

" преимущественно из продуктов термиче-

246

ского распада нефти. Молекулы полиэтилена состоят из

многократно повторяющихся этиленовых звеньев. В зави-

симости от условий полимеризации получают полиэтилен

высокого давления (разветвленный полимер средней

кристалличности), полиэтилен среднего давления (незна-

чительная разветвленность и большая степень кристал-

личности) и полиэтилен низкого давления (незначитель-

ная разветвленность, кристалличность чуть ниже, чем у

полиэтилена среднего давления), которые отличаются по

выраженности свойств.

Полиэтилен - легкий (плотность 0,90-0,95 г/см

), мас-

лянистый на ощупь, полупрозрачный или непрозрачный

в толстом слое полимер. Обладает высокой прочностью,

стойкостью к трению и ударам. В зависимости от толщи-

ны может быть эластичным (в пленках), полужестким

(средней толщины) и жестким (в толстых слоях). Недоста-

точно устойчив к многократным нагрузкам и изгибам. По

мере снижения разветвленности и повышения степени

кристалличности полимера возрастают плотность, твер-

дость, жесткость, теплостойкость. Поэтому у полиэтилена

высокого давления эти свойства выражены лучше, чем у

полиэтилена низкого давления. Пластмасса термоплас-

тична, при нагревании плавится (температура плавления

103-110 °С у полиэтилена высокого давления и 125-132 °С -

у полиэтилена низкого давления), обладает высокой хи-

мической стойкостью и электроизоляционными свойства-

ми. Полиэтилен не смачивается водой, устойчив к

действию щелочей, кислот, не разрушается даже концент-

рированной азотной кислотой, при обычной температуре

не растворяется в органических растворителях. При дли-

тельном контакте с жирами постепенно их поглощает и

приобретает неприятный запах продуктов окисления. По-

лиэтилен подвержен процессам старения: со временем он

заметно теряет прочность, эластичность, появляются тре-

щины и хрупкость. Морозостоек, практически безвреден.

Широко применяются также сополимеры полиэтилена

с пропиленом. Изделия из них обладают высокой стой-

костью к растрескиванию и эластичностью. Известны со-

полимеры с полиизобут'иленом, поливинил ацетатом.

Полиэтилен широко используют для изоляции прово-

дов, кабелей, изготовления деталей и устройств электро-,

телефоно-, радиоаппаратуры, для упаковки фармацевти-

247

ческих препаратов, медицинских инструментов, пищевых

продуктов. Из него изготовляют санитарно-технические

изделия, емкости для хранения агрессивных жидкостей,

детали машин и аппаратов, тару, посудохозяйственные из-

делия, предметы галантереи, игрушки. Пленки из поли-

этилена применяют для защиты от коррозии машин, прибо-

ров, трубопроводов, для строительства парников, теплиц.

Полипропилен получают полимеризацией газа пропи-

(

-СН -СН- \ лена в присутствии катализаторов. Пред-

I ставляет собой легкий (плотность

СН

0,92-0,93 г/см

) полупрозрачный поли-

мер высокой степени кристалличности.

По строению и свойствам сходен с полиэтиленом, но в от-

личие от него обладает повышенной жесткостью. Темпе-

ратура плавления полипропилена в зависимости от вели-

чины молекулярной массы варьирует в пределах 160-

170 °С. Для него характерны высокая износостойкость и

устойчивость к ударам и многократным изгибам. Тонкие

пленки из полипропилена имеют более высокую прозрач-

ность, чем пленки из полиэтилена. Морозостойкость невы-

сокая. Изделия из него можно стерилизовать при 130 °С, что

нашло применение в производстве одноразовых шприцев,

систем для переливания крови. Полимер является хорошим

диэлектриком, безвреден, химически стоек (растворяется

лишь в концентрированных минеральных кислотах).

Из полипропилена изготовляют детали машин, автомо-

билей, радиоаппаратуры, холодильников, ящики, бутыли

и другие емкости. Шланги и трубы из него выдерживают

расширение замерзшей воды. Применяют его и в производ-

стве волокон и нитей, имеющих высокую стойкость к ис-

тиранию и изгибам (используются для изготовления нето-

нущих сетей, канатов, обивочных и фильтровальных тка-

ней). Налажено производство игрушек, бытовой посуды.

Полипропиленовые пленки имеют то же применение, что

и пленки из полиэтилена.

Полиизобутилен входит в группу полиолефинов.

Представляет собой каучукоподобный

эластичный материал с высокой морозо-

СНо-С-

СНо /

стойкостью и хорошей химической стой-

костью. При обычной температуре устой-

чив почти ко всем кислотам и щелочам,

но сравнительно легко растворяется в

248

нефтепродуктах, минеральных маслах. Высокая эластич-

ность сохраняется в температурных пределах от —60 до

+60 °С. При более высоких температурах он становится

липким.

Полиизобутилен применяют для изготовления клеев,

герметиков, пропиточных составов для придания тканям

водостойкости, лакокрасочных материалов, липких лент

и пленок, дублированных тканей, для электроизоляции

проводников, в качестве присадок к смазочным маслам,

как сополимер к полиэтилену.

Поливинилхлорид (ПВХ) - один из наиболее распрост-

(

ГН ГН \ раненных полимеров. Получают его поли-

| ] меризацией винилхлорида. Это белый

С1 / „ или окрашенный в различные цвета поли-

мер плотностью 1,35-1,43 г/см

. Облада-

ет высокой химической стойкостью (устойчив к воде, жи-

рам, нефтепродуктам, большинству химических реаген-

тов и растворителей), безвреден. Обладает сравнительно

низкими термическими свойствами: при температуре от

60 до 80 °С размягчается, выше 140 °С - разлагается с вы-

делением хлористого водорода. Плавится при 180-220 °С.

Морозостойкость ПВХ низкая: при -10 °С он становится

жестким и хрупким. Введение пластификатора позволяет

повысить морозостойкость до -50 °С. ПВХ - хороший ди-

электрик. Изделия из него имеют высокую износостойкость.

В зависимости от наличия пластификатора различают

непластифицированный жесткий пластик - винипласт и

пластифицированный - пластикат. Винипласт имеет

гладкую поверхность, умеренный блеск, достаточную ме-

ханическую прочность. Пластикат - эластичная, гибкая

пластмасса различной прочности и твердости.

Перхлорвинил (дополнительно хлорированный

ПВХ) сохраняет ценные свойства ПВХ, но обладает повы-

шенными адгезией (прилипаемостью), теплостойкостью и

растворимостью в органических растворителях. Сополи-

меры винилхлорида превосходят ПВХ по термостабиль-

ности, растворимости и другим свойствам. Их используют

в непластифицированном виде.

Винипласт широко применяют в химическом про-

изводстве для изготовления емкостей, трубопроводов сис-

тем водоснабжения и канализации, в качестве тары и упа-

ковочной пленки, в строительстве для отделки стен,

249

покрытия кровли, для электротехнических целей (изоля-

ция проводов, кабелей).

Пластифицированный ПВХ применяют для изготовле-

ния труб, шлангов, пленок, изоляционных материалов,

лент, линолеума, искусственных кож, профильных пого-

нажных полуфабрикатов, игрушек, клеенок, отделочных

пленок, моющихся обоев, водостойких тканей и слоистых

пластмасс в качестве обычной и термоусадочной упаковки

для пищевых продуктов и товаров народного потребления.

Перхлорвинил применяют для изготовления лаков,

эмалей, клеев, труб для транспортирования горючих и аг-

рессивных жидкостей, для получения волокна хлорина,

используемого в текстильном производстве. Расширяется

применение сополимеров хлорвинила. Сополимеры с ви-

нилацетатом используют в производстве пленок, лаков,

эмалей, грампластинок. При полимеризации с винилиден-

хлоридом получают синтетические волокна (саран) и упа-

ковочные пленки для продовольственных и непродоволь-

ственных товаров.

Полифторэтилены (фторопласты) представляют собой

полимеры фторпроизводных этилена. Основные виды -

политетрафторэтилен и политрифторхлорэтилен.

Политетрафторэтилен получают полимериза-

(-CF -CF -) Цией газа тетрафторэтилена. В технике из-

вестен под названием фторопласт-4 (фтор-

лон-4, тефлон). Он представляет собой твердый, кристалли-

ческий, молочно-белого цвета, непрозрачный, масляни-

стый на ощупь полимер плотностью 2,1-2,4 г/см

. Имеет

высокие термические и диэлектрические свойства и исклю-

чительную химическую стойкость (превосходит все извест-

ные материалы). Не смачивается водой, не горит, сохраняет

свои свойства в интервале температур от -270 до +250 °С.

Является одним из лучших антифрикционных материалов,

так как обладает низким коэффициентом трения.

Политрифторхлорэтилен и его сополимеры

имеют повышенную прозрачность, при высоких темпера-

турах плавятся и переходят в вязкотекучее состояние.

Фторопласты применяют для производства деталей ма-

шин и механизмов, работающих без смазок, оборудова-

ния, используемого в агрессивных средах. Пленки ис-

пользуют в производстве конденсаторов, печатных схем.

Суспензии применяют для пропитки материалов, получе-

250

/СН

-CIi2"C- .

\COOR

ния антикоррозионных, антифрикционных, непригорае-

мых покрытий (подошвы утюгов, посуда).

Полиакрилаты - полимеры и сополимеры, получае-

мые полимеризацией акриловой кислоты и ее производ-

ных. Наиболее распространены полиметакрилаты и поли-

акрилонитрил.

Полиметакрилаты — это полимеры сложных

эфиров метакриловой кислоты.

Свойства полиметакрилатов за-

висят от вида радикала в эфирной

группе. В изделиях народного

потребления обычно используют

полиметилметакрилат с радикалом СН

. Это бесцветный,

легко окрашивающийся в разные тона термопластичный

полимер плотностью 1,19 г/см

. При отсутствии наполни-

телей обладает высокой прозрачностью, пропускает до

93 % видимых и до 75 % ультрафиолетовых лучей (для

сравнения: оконное стекло пропускает до 0,8 % УФ-лучей).

Пластик достаточно прочный, жесткий, с высокими ди-

электрическими свойствами, имеет невысокую поверхност-

ную твердость (легко образуются царапины). Обладает вы-

сокой атмосферостойкостью и достаточной химической

стойкостью. Теплостойкость невысокая (70-80 °С). При

нагревании до 120 °С и выше полиметакрилат переходит

в высокоэластичное состояние, а при 200 °С начинает

разлагаться. Физиологически безвреден. Недостаточно

устойчив к старению.

Перспективными являются сополимеры метилмета-

крилата. Они обладают повышенной теплостойкостью,

твердостью. В качестве других мономеров используются

стирол, винилхлорид и др.

Полиметилметакрилат применяют в производстве

безосколочных стекол, используемых в самолетострое-

нии, машиностроении, для изготовления посуды, канце-

лярских товаров, галантерейных изделий. Светотехниче-

ская и медицинская аппаратура и приборы, рассеиватели

света, подфарники, отражатели, светофильтры, фонари,

линзы, призмы, рекламное оборудование - вот далеко не

полный перечень изделий из этой пластмассы. На основе

полиметакрилатов готовят также лаки, клеи, составы для

аппретирования тканей и кож.

251

Полиакрилонитрил получают полимеризацией

, нитрила акриловой кислоты. Это белый, в

| тонком слое прозрачный полимер, облада-

\ CN ' ющий высокой механической проч-

ностью, химической и термической стой-

костью. Устойчив к действию воды, органических раство-

рителей, кислот и щелочей средней концентрации. Имеет

высокую теплостойкость: нагреваясь до 150 °С, не теряет

первоначальных свойств. Деструкция происходит при

220-230 °С. Трудно окрашивается, легко электризуется,

недостаточно стоек к трению.

Полиакрилонитрил применяется для получения шер-

стоподобного волокна нитрон.

Полистирол получают полимеризацией стирола. Это

/-СНо-СН) \ полимер малой плотности (1,05 г/см

X бесцветный или окрашенный в яркие то-

\ U ' п на, обладающий высокими диэлектриче-

скими свойствами, твердостью и жест-

костью. Полистирол хрупок, при ударе издает металли-

ческий звук, может быть прозрачным. Устойчив к разбав-

ленным кислотам и щелочам, растворяется в ароматиче-

ских углеводородах. Изделия из него имеют низкую тер-

мостойкость (нагревание выше 75

С может вызвать пере-

ход в каучукоподобное состояние, а при 180 °С происходит

деструкция), недостаточно стойки к ультрафиолето-

вым лучам.

Полимер безвреден. Негативное физиологическое воз-

действие на организм человека могут оказывать остатки

мономера, поэтому важна степень его очистки для

использования в производстве товаров народного потреб-

ления.

Ударопрочный полистирол непрозрачен, чаще белого

цвета. Превосходит обычный полистирол по ударной вяз-

кости, но уступает ему по теплостойкости, атмосферо-

стойкости и твердости.

Применяют полистирол для изготовления посуды, кон-

тактирующей с холодными пищевыми продуктами, игру-

шек, осветительной арматуры, фурнитуры, галантерей-

ных изделий, фотопринадлежностей, в производстве бы-

товой радиоаппаратуры. Из полистирола изготовляют

пленки для упаковки и электроизоляции, облицовочные

плитки и пенополистирол для термозвукоизоляции. Уда-

252