Кіріспе. Мұнай мен оның әлемдік экономикадағы ролі. Органикалық заттардың өнеркәсібінің негізгі бағыттары

2. Агрессивті ортаға, атмосфералық және радиациялық әсерге тұрақты

3. Жоғары радио- және электротехникалық қасиеттерге ие, оның ішінде диэлектрлік көрсеткіштер, ол температура мен электрлік өрістен аз тәуелді.

4. Фракциялық және антифракциялық қасиеттің кең диапазоны.

5. Арнаулы оптикалық қасиеттер, толқынның кең диапазонында жарық сәулесін өткізе алу қабілеті соның ішінде ультракүлгін (70% полиметилметакрилат үшін 1-3% силикаты шыны үшін).

6. Бір материалда өрткеқарсы сапаларының үйлесуі мен физико-химиялық қасиеттерінің көптігінен мысалы, қаттылық, иілгіштік (“брондалған” полимерлер).

ПМ кемшілігіне жатады:

-төмен жылуға тұрақтылығы (фторопласттар мен кремнийорганикалық полимерлерді алып тастағанда, ол 120⁰С жоғары емес);

- аққыштығы мен кернеулік релаксациясы;

- төмен жылуөткізгіштігі, жылу шығуын қиындататын (металдардың жылуөткізгіштігінен 500-600 ретке төмен).

ПМ қарапайым органикалық қосылыстардан өндіреді – мономерлерден, оның табиғи көзі мұнай, газ және ізбес болып табылады, осылайша ПМ өндірісі мен олардан алынған бұйым тек химиялық әрі мұнайхимиялық өнеркәсіп дамуы деңгейімен шектеледі.

Төмен өзқұндылығы әсерінен дайын өнім өндірісінде еңбек шығынын экономдау мен оны қолдану тиімділігі артқандықтан шойынды тұтынушылар болып өнеркәсіп пен халық шаруашылығының барлық саласы табылады. Оған мыналар жатады: Жалпы машинажасау; Авиақұрылыс; Автомобильқұрылысы; Электротехника мен радиоэлектроника; Теміржол транспорт; Кемеқұрылысы; Құрылыс; Шаруашылық және су шаруашылығы; Тамақ өнеркәсібі; Медицина.

ПЛАСТИКТЕР. "Пластик" деген сөз грек тілінен шыққан және таңдаған үлгіге сай келетін формаланған әрі престелген мате­риал білдіреді. Осы этимологияға сай балшықты да пластик десек болады, дегенмен пластик деп жасанды материалдан жасалған бұйымдарды айтады. Материалдар және сынау американдық қоғамы пластик дегенді келесі түрде анықтады: "бұл деген құрамы бойынша жекелеген немесе толығымен органикалық әртүрлі материалдар шеңбері, оған температура мен қысым әсерінен қажетті форма беруге болады ".

Пластиктердің бірнеше түрі мына кестеде келтірілген. Қазіргі кезде пластиктердің әртүрлілігіне байланысты оларды суреттеудің біркелкі тәсілі жоқ.

Электроника, телефон байланысы, радио дамуы жаңа технологиялық қасиеттерге ие электризоляциялағаш материалдар табуды талап етті. Осылай сол целлюлоза негізінде дайындалған этролдардың қолдану аумағына байланысты алғашқы әріптермен аталатын жасанды полимерлер пайда болды. Қазіргі кезде полимерлердің әлемдік өндірісінің 2 ... 3% целлюлозалы пластиктерді құрайды, сонда шамамен 75% — жасанды термопластар, олардың 90% үшеуінің үлесіне тиеді: полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид.

Полистирол көбіктенеді, мысалы, жылудыбысоқшаулаушы құрылыс материалына кең қолданылады. Радиоэлеткроникада ол бұйымды герметизациялауға әрі температураны төмендетуге қолданылады.

ЭЛАСТОМЕРЛЕР. Көбінше эластомерлерді көксағыздар деп атайды. Ауа шарлары, ботинка табандары, доңғалақтар, хирургиялық қолқаптар, бақша шлангтары осының бәрі элестомерлерден жасалған бұйымдардың типті мысалдары. Эластомерлердің классикалық мысалдары табиғи көксағыз.

Каучуктің әртүрлілігі созымдылығы төмендеу гуттаперча, немесе балата, - бірқатар көксағыз тәрізді өсімдіктердің согы, ол Индия мен Малай аралдарында өседі. Көксағыздан ерекшелігі гуттаперча молекласы қысқа және транс-1,4- құрылымды идентикалық үздіктілігі 0,504 нм.

Табиғи көксағыздың маңызды техникалық сипаттамаларына (майға-, аязға тұрақтылығы, үйкелуге тұрақтылығы) байланысты оның біздің елдерде өспеуі жасанды көксағыз алуға итермеледі.

Қазіргі кезде жасанды эластомерлер кең қолданылады. Оларға полибутадиендер, бутадиенмен стиролдың сополимері, акрилонитрилдің бутадиенмен (нитрилді көксағыз), полиизопрен, полихлоропрен (неопрен), пропиленмен этиленнің сополимері, изопреннің изобутиленмен сополимері (бутилді көксағыз), полифторкөміртек, полиуретан және силиконды көксағыз. Жасанды көксағыз алу үшін шикізат ретінде лебедев тәсілімен этил спирті болып табылады. Енді бутанды каталитикалық дегидрлеу арқылы бутадиен алу талданды.

Әлемде өндірілетін резинаның үштен бір бөлігі жасанды көксағыздан жасалады. Көксағыз бен резина соңғы онжылдықта техникалық прогреске үлкен үлес қосты. Ең болмаса резина аяқ киімдер мен әртүрлі оқшаулаушы материалдарды еске түсірсек болғаны. Әлемдік эластомерлер өндірісінің жартысы доңғалақ жасауға жұмсалады. Покрышка дайындауға 20 кг көксағыз керек, ал үлкен машинаға 1900 кг керек. Оның аз бөлігі басқа резиналық бұйымдарға кетеді. Көксағыз біздің өмірімізді ыңғайлы етеді.

ТАЛШЫҚТАР. Барлығына белгілі болғандай мақта, тері, лен және жібек сияқты табиғи түрлері бар. Сонымен қатар найлоннан, полиэфирден полипропилен мен акрилден жасалған жасанды талшықтар белгілі. Талшықтың негізгі ерекшелігі оның ұзындығы өзінің диаметрінен жүздеген есе үлкен болып табылады. Егер табиғи талшық (жібектен басқа) представляют собой штапельді болса, онда жасанды талшық үздіксіз жіп түрінде болады.

Тұтынушы көзқарасы бойынша талшық үш түрде болады; күнделікті тұтыныс, қауіпсіз әрі өнерәсіптік. Күнделікті сұраныстағы талшық сыртқы киімді дайындауға қолданылады. Ол топқа іш киім, шұлық, жейде, костюбмдер дайындауға раналған талшықтар кіреді. Бұл талшықтар сәйкесті мықтылыққа, созылғыштыққа, жұмсақтыққа, жанбағыштыққа, ылғал сіңіруге әрі жақсы боялуға ие болуы керек. Бұл кластың типті өкілдері жібек, тері, найлон, полиэфирлер, акрилаттар болады.

Қауіпсіз талшықтар кілем, перде, креслоның тысына қолданылатын талшықтарды айтамыз. Ондай талшықтар қатты, мықты, ұзаққа шыдайтын, төзімді болғаны дұрыс. Қауіпсіздігі жағынан мынадай талаптар қойылады: олар нашар тұтануы керек, жанғанда түтінді, улы газды, жылу мөлшерін аз шығаруы керек. В, N, Si, P, C1, Вг немесе Sb сияқты атомдардың саны бар заттардың аз мөлшерін қосқанда талшықтың өртке тұрақты қасиеті артады. Талшыққа модифицирленген қоспаны енгізу олардың жанғыштығын, жалын таралуын төмендетеді, бірақ улы газдар бөлінуіне және таралуына жол бермейді. Зерттеулер көрсеткендей қауіпсіз талшық ретінде ароматты полиамидтер, полиимидтер, полибензимидазолдар мен полиоксидиазолдар қолданылады. Дегенмен бұл талшықтар жанғанда улы газдар бөлінуі байқалады, себебі олардың молекуласында азот атомы бар. Бұл кемшіліктен ароматты полиэфирлер босатылған.

Өнеркәсіптік талшықтар композиттерде армирлеуші материалдар ретінде қолданылады. Бұл талшықтар сонымен қатар құрылымдық талшықтар деп аталады, себебі олар жоғары модульге, мықтылыққа, жылутұрақтылыққа, қаттылыққа әрі ұзақмерзімге шыдамдылыққа ие. Құрылымдық талшықтар қатты әрі мықты құбырлар, құбырлар мен шлангалар, сонымен қатар волокнит деп аталатын композициялық құрылымдарда, кеме, автомобиль, самолет өндірісінде қолданылады. Талшықтың бұл түріне бірості жобаланған ароматты полиамидтер мен полиэфирлер, көміртекті әрі кремнилі талшықтар жатады.

1. 
   Полимерлік материалдар мен пластиктер туралы түсінік.
   
2. 
   Полимерлік материалдардың өңделуі.
   
3. 
   Эластиктер мен талшықтар туралы түсінік.
   
4. 
   Пластиктердің негізгі типтері
   
5. 
   Өнеркәсіптік талшықтар композиттерде армирлеуші материалдар ретінде қолданылады.
   

15 ДӘРІС. Полимерлік материалдарды өңдеу технологиясы. Полимерлік материалды құю процесінің негізгі заңдылықтары

Полимерлік материалдарды әртүрлі формаларда қолдану фактісі яғни, стержендер, құбырлар, листтер, пенопласттар, жабындылар мен адгезивтер, сонымен қатар прессті бұйымдар, полимерлік компаундтердің соңғы өнімге өңдеудің әртүрлі тәсілдері болатынын көрсетеді. Көптеген полимерлік бұйымдар үлгілеумен, өңдеумен, сұйық форполимерді одан ары қатыратын мақсатпен алынады. Талшықты прядения процесінде алады.

Формалау процесін мысалы балшықтан қандай да бір фигураны жасаумен салыстыруға боалды ал өңдеу процесі сабыннан сол фигураны кесу. Формалау процесінде компаунд ұнтақ немесе түйір түрінде пресс-формаға салынады әрі температура мен қысым әсеріне ұшырайды соның нәтижесінде соңғы өнім түзіледі. Өңдеу процесінде лист, стержень немесе құбырлар сияқты қарапайым формалар түрінде бұйым алады, штапелдену, штамповка, желімдеу мен пісіруді қолданып.

Полимерлерді өңдеудің әртүрлі әдістерін талдауға өтпес бұрын олар термо­пласты немесе термореактивті екенін еске түсірейік (термоқатушы). Термопласты материалдарды формалаған соң температура мен қысым әсерінен пресс-формадан босатардың алдында оларды полимердің жұмсару температурасынан төмен суыту керек әйтпесе оның формасы жоғалады. Термореактивті материалдар жағдайында ондай қажеттілік жоқ себебі температура мен қысым әсерінен соң оны пресс-формадан жоғары температурада да босатса сол қалпын сақтайды.

Пласти­фикаторлар, вулканизирлеуші агенттер, қатырғыштар, тұрақтандырғыштар, толтырғыштар, бояқтар, жалынды сөндіргіштер мен майлаушы заттар сияқты ингредиенттер енгізу процесі “компаундтау” деп аталады, ал полимердің осы қоспалармен қоспасы – “компаундтар” болады.

Полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат және поливинилхлорид сияқты біріншілік пластикалық полимерлер, көбінше ұсақ төгілгіш ұнтақтар түрінде болады. Ұсақ ұнтақ немесе сұйық ингредиенттерді ұнтақтәрізді біріншілік полимермен араластырады яғни планетарлық миксермен, V-араластырғыштар, ленталы винтті араластырғыш, Z-миксерлермен жүзеге асады. Араластыруды бөлме немесе жоғары температурада жүргізуге болады дегенмен, полимердің жұмсару температурасынан төмен болуы керек. Сұйық форполимерлерді қарапайым жоғарыжылдамдықты араластырғышты қолданып жасайды.

Алғашқы эластомерлі полимерлер, табиғи көксағыз, бутадиенстиролды көксағыз немесе нитрилді көксағыз, ұсақ ұнтақ түрінде алады, қалың прессті пластина түрінде "кип" деп аталады. Олар ережеге сай вулкандаушы агенттер, катализаторлар, толтырғыштар, антиоксиданттар мен майлағыш материалдар. Эластомерлер алғашқы пластикалық материалдар сияқты ұнтақ болмағандықтан оларды жоғарыдағы ингредиенттермен араластырмау керек. Біріншілік пластикалық полимерлерді басқа компаунд компоненттерімен араластыру процесімен жүзеге асады. Сонда біріншілік эластомерлер компаундын алуға пластикалық листтерді ұнтақтау біліктері және одан ары полимерге қажетті ингредиенттерді енгізуге болады. Эластомерлер компаундтенуін екібілікті көксағызды диірменде немесе Бенбери араластырғышында жүргізеді. Латекс немесе төменмолекулалық сұйық шайыр түріндегі эластомерлер жылдамдығы жоғары араластырғышты қолданып жүзеге асады. Талшықтәрізді полимерлер компаундтенуінде келтірілмейді. Мұндай компоненттер, майлағыш заттар, тұрақтандырғыштар мен толтырғыштар көбінше балқыма немесе полимер ерітіндісіне прядение алдында енгізеді.

КАЛАНДРЛЕУ. Каландрлеу процесін көбінше үздіксіз талшықтар мен листтер өндірісінде қолданады. Аппараттың негізгі бөлігі (рис.1) каландрлеу үшін тегістелген металдық білік комплектісі болып табылады, ол қарама қарсы бағытта айналып олардың арасындағы тесікті дәл реттейді. Біліктер арасындағы тесіктер каландрлеуші лист қалыңдығын анықтайды. Полимерлі компаунд ыстық білікке беріледі, ал осы біліктен түсетін лист, суық біліктен өткенде суытылады. Соңғы сатысында листтер рулонға оралады, ережеге сай 1 суреттегідей. Дегенмен листтің орнына жұқа полимерлік қабыршақтар алу керек болса, олардың арасындағы тесіктерді біртіндеп төмендету үшін біліктер сериясын қолданады. Көбінше листтерді поливинилхлорид, полиэтилен, каучук және сополимер бутадиен, стирол және акрилонитрил сополимері сияқты полимерлермен каландрлейді.

/ — полимерлік компаунд; 2 — каландрлік білік: ыстық (3) және суық (4); 5 — каландрлік лист; б — бағыттаушы біліктер; 7 — ораушы құрал

б — Петри шашкасын форполимермен және қатырғышпен толтыру; б - пеште қыздыру; б — үлгіден суыған өнімді алу

Құю үшін үлгіні алебастрдан, қорғасыннан немесе шыныдан дайындайды. Қату про­цесінде полимерлік блокты отырғызу жүреді ол оның үлгіден шығуын жеңілдетеді.

Термопластикалық материал түріндегі компаундты ұсақ ұнтақтап жатық формаға салады. Қолданылған аппаратта біріншілік және екіншілік остің айналасында бірмезгілде айналатын форма түріндегі арнаулы құрал бар. Форманы жауып қыздырады және айналдырады. Бұл жатық форманың ішінде балқыған пластиктің біркелкі таралуына әкеледі. Сосын айналатын форманы суық сумен суытады. Форманың ішкі бетімен біркелкі таралған балқыған пластикалық материалды суытқанда қатады. Енді форманы ашып әрі соңғы бұйымды шығарып алады.

1 — біріншілік ось; 2 — екіншілік ось; 3 — разъемді форма деталі; 4 — формалар полості; 5 — тісті беріліс кожухы; б— моторға келетін

Қажетті қабырға қалыңдығына жеткеннен кейін пластизольдің артық мөлшері қайтадан цикл жүргізу үшін бөлініп алынады. Қоспа соңына дейін біртектінеуі үшін поливинилхлорид пен пластификатордың бөлшектерінің гелтәрізді өнімдерін форма ішінде қыздыруға болады. Соңғы өнімді формадан судың ағынымен суытқаннан кейін алуға болады. Метод рота­ционного литья с использованием жидкого материала известен как метод "жатық бұйымды құйып және форманы айналдырып формалау" әдісі сияқты сұйық материал дайындау .