Термопласты - уникальные материалы, способные многократно перерабатываться. Они находят широчайшее применение в быту, медицине, строительстве, автомобилестроении. Читайте дальше, чтобы узнать все об особенностях, видах и применении этих полимеров.
1. Термопласт - это такое: определение и основные свойства
Термопласты - это полимерные материалы, обладающие способностью многократно переходить из твердого состояния в вязкотекучее при нагревании и обратно при охлаждении. Эти переходы происходят обратимо, без изменения химического строения материала.
Основные свойства термопластов:
- Высокая эластичность при нагревании
- Текучесть в расплавленном состоянии
- Твердое агрегатное состояние при комнатной температуре
- Способность к многократной переработке и вторичному использованию
Благодаря этим уникальным свойствам термопласты нашли широкое применение в промышленности и быту. Их можно перерабатывать в изделия методами литья, экструзии, термоформования. После использования изделий их можно переработать во вторичное сырье.
Согласно отзывам о термопластах, эти материалы экологичны и позволяют сократить потребление первичных ресурсов за счет многократной переработки.
2. Классификация термопластов по строению полимерных цепей
Строение полимерных цепей термопластов может быть различным. По этому признаку выделяют несколько видов этих материалов:
- Линейные термопласты - цепи располагаются последовательно, без разветвлений.
- Разветвленные термопласты - цепи имеют боковые ответвления.
- Сшитые термопласты - цепи соединены поперечными связями.
По структуре полимерных цепей различают аморфные и кристаллические термопласты. У аморфных цепи расположены хаотично. У кристаллических часть цепей образует упорядоченную структуру - кристаллиты. Степень кристалличности определяет свойства материала.
Таким образом, строение макромолекул термопластов оказывает влияние на их физико-механические, теплофизические и технологические свойства.
3. Температурные интервалы фазовых переходов
При нагревании и охлаждении термопласты последовательно проходят несколько фазовых состояний. Ключевыми являются:
- Стеклование при температуре стеклования Tс
- Плавление (размягчение) при температуре плавления Tпл
Ниже приведена таблица температур фазовых переходов для различных термопластов:
| Термопласт | Tс, °C | Tпл, °C |
| Полиэтилен | -20 | 130 |
| Полипропилен | 0 | 175 |
Знание температурных интервалов фазовых переходов важно при термопласт изготовлении изделий, так как позволяет подобрать оптимальный температурный режим для обработки каждого материала.
4. Основные технологии переработки термопластов
Для переработки термопластов в изделия используются следующие основные методы:
- Литье под давлением Литье в пресс-формы Инжекционное литье
- Экструзия с использованием экструдеров
- Термоформование
- Сварка и склеивание
Наиболее распространен метод литья под давлением. Он заключается в нагреве полимера, заливке в форму и последующем охлаждении. Литье позволяет получать изделия различных конфигураций.
Метод экструзии основан на продавливании расплава полимера через формующую головку. Экструзия позволяет получать пленки, листы, трубы, профили.
Выбор метода переработки зависит от вида термопласта, требуемой формы и размеров изделия.
5. Применение термопластов в промышленности и быту
Термопласты применяются:
- В быту для производства мебели, посуды, игрушек и т.д. Используются дешевые типы: полиэтилен, ПВХ.
- В промышленности для изготовления деталей, труб, корпусов приборов. Применяют более прочные марки: полиамиды, поликарбонат, полиформальдегид.
- В электротехнике благодаря диэлектрическим свойствам. Используют фторопласты для изоляции.
- В медицине для имплантатов. Применяют биосовместимые сорта.
Таким образом, ассортимент термопластов позволяет подобрать материал с оптимальными свойствами для изделий любого назначения.
6. Производство термопластов в России
В России производством термопластов занимается около 30 крупных предприятий. Среди лидеров можно выделить:
- Группа СИБУР - выпускает полиэтилен, полипропилен на заводах в Тобольске, Томске и др. "Мы поставляем около 1 млн тонн термопластов ежегодно для российских и зарубежных клиентов", - говорит представитель компании.
- Казаньоргсинтез - производит полиэтилен высокого давления, полистиролы, ПВХ.
- Нижнекамскнефтехим - выпускает полипропилен, полистирол, полиэтилен.
Российские предприятия выпускают широкий ассортимент термопластов для нужд промышленности, строительства, упаковки, медицины.
7. Сырье для производства термопластов
Основным сырьем для производства большинства термопластов являются нефтехимические продукты - мономеры, получаемые переработкой нефти и газа:
- Этилен - для полиэтилена
- Пропилен - для полипропилена
- Стирол - для полистирола
- Винилхлорид - для ПВХ
Кроме того, сырьем могут служить природные органические вещества:
- Целлюлоза - для ацетатов целлюлозы
- Молочная кислота - для полилактида
- Крахмал - для термопластичного крахмала
Использование возобновляемых ресурсов позволяет расширить сырьевую базу производства экологичных термопластов.
8. Перспективные направления развития термопластов
Основные тенденции развития термопластов:
- Создание композитных материалов с улучшенными характеристиками путем добавления наполнителей: волокон, наночастиц, графена.
- Повышение биоразлагаемости и экологичности за счет использования природного сырья, добавления пластификаторов на основе растительных масел.
- Разработка высокотемпературных термопластов, способных работать при 150-200°C.
- Создание мультикомпонентных систем с заданными свойствами методами 3D-печати.
Развитие термопластов позволит расширить области их применения в авиакосмической, автомобильной, электронной и других отраслях промышленности.
9. Преимущества и недостатки термопластов
Преимущества термопластов:
- Технологичность, возможность многократной переработки
- Низкая стоимость
- Легкость, прочность
- Стойкость к коррозии и химическим воздействиям
Недостатки:
- Ограниченная термостойкость (до 200°C)
- Горючесть большинства видов
- Необходимость утилизации отходов
Тем не менее, достоинства термопластов перевешивают их недостатки для большинства областей применения. Разработка новых модификаций позволит расширить возможности этих уникальных материалов.
