Полимерные изделия. Полимерные материалы: технология, виды, производство и применение

Производство полимерных изделий включает в себя изготовление разных бытовых и технических предметов. К примеру, наиболее ходовыми товарами являются емкости для жидкостей, формы для заливки бетона или пищевых продуктов, а также различные ленты для упаковки товаров.

Бизнес может быть направлен на одну определенную сферу производства или сразу на несколько, в зависимости от количества технологического оборудования и общих масштабов мощностей. Идеальным вариантом будет сотрудничество с предприятием, которое занимается бытовой техникой, продажей строительных материалов или мелких товаров.

Обычно их сфера деятельности нуждается в полимерах, а конкретно в упаковочной пленке. Как показывает практика и аналитическая статистика, лучше всего начинать данный бизнес именно с пленки и пластиковой посуды, а по мере дальнейшего развития бизнеса развивать производство. При правильной организации бизнеса вполне реально добиться рентабельности около 15-ти процентов.

Аренда помещения для бизнеса.

Для промышленного производства необходимо наличие свободных площадей. Производственный комплекс по производству полимерных изделий можно оборудовать на 400 квадратных метров. Для этой цели отлично подойдут небольшие ангары, сельскохозяйственные помещения, гаражи или любые одноэтажные постройки с конкретной площадью.

При выборе стоит учитывать наличие коммуникаций, а именно системы вентиляции, водоснабжение, газоснабжение, в том числе и высоковольтная линия 380В. Конкретных требований к рабочему пространству нет, все зависит от объемов производства и количества рабочего персонала.

Средняя стоимость площади по Московской области составляет не мене 5800 рублей за кв. м. в год, соответственно общая: 400 х 5 800 = 2 320 000 рублей. После подписания договора и всех сопутствующих бумаг необходимо взяться за подготовку помещения к размещению оборудования, в частности подготовить систему вентиляции, крепежи, свободное место и прочее.

Закупка необходимого оборудования.

Производство полимеров невозможно без технологически сложного и объемного оборудования. Это системы конвейеров, печи, прессы, компрессоры и прочее.

Основные системы и агрегаты для производства:

Экструзионная машина - 110 000 рублей;
- машина для резки пленки - 56 000 рублей;
- вырубной пресс - 40 000 рублей;
- воздушный компрессор - 12 000 рублей;
- печь на газу - 70 000 рублей;
- вспомогательные инструменты и оборудование - 10 000 рублей;

Стоимость каждого станка посчитана исходя из средних данных каталогов по крупным регионам России. Суммарные растраты на оборудование: 110 000 + 56 000 + 40 000 + 12 000 + 70 000 + 10 000 = 298 000 рублей, в стоимость не входит сумма необходимая на установку и настройку систем.

Рабочий персонал и закупки сырья для предприятия.

Бизнес по изготовлению полимерных изделий нуждается в квалифицированных рабочих, которые смогут поддерживать стабильное производство, тем самым демонстрируя лицо компании. Это должны быть люди в первую очередь с опытом и знаниями. На первое время сойдет небольшой штат рабочих, достаточно: 2-х разнорабочих, технолога, управляющего станками и упаковщика-грузчика. При выборе стоит тщательно проверять людей, так как от качества работы будет зависеть наличие стабильного спроса и размер прибыли.

Средние зарплаты в Москве и по Московскому округу:

Разнорабочие - 28 000 рублей;
- инженер-технолог - 45 000 рублей;
- управляющий ЧПУ - 38 000 рублей;
- грузчик-упаковщик - 30 000 рублей;

Суммарные затраты по зарплате работников: 56 000 (2 человека) + 45 000 + 38 000 + 30 000 = 169 000 рублей в месяц, за один год: 169 000 х 12(месяцев) = 2 028 000 рублей, без вычета премий, больничных или отпускных.
В плане закупок сырья понадобиться систематическая поставка пластиковых гранул, которые изготавливаются из переработанного пластика. Это позволит существенно сэкономить растраты по производству, так как оборудование по переработке сырья стоит достаточно не дешево. Закупка готовых гранул стоит около 15 000 рублей за тонну, в зависимости от цвета материала.

Технология производства.

Купленное сырье в виде разноцветных гранул поступает в емкость для переплавки. Далее бадья перемещается в специальную печь на газу, где разогревается до определенной температуры. Разогретую жидкость разливают ровными листами, которые не застывают, а находятся в виде резины. Пройдя термическую обработку, полимерный материал подходит к вырубному прессу. Данное устройство отбивает изделие определенной формы.

Сделанные заготовки передвигаются к пункту обработки, где специалисты разнорабочие исправляют все возможные мелкие дефекты, в виде лишних следов пластика от пресса и прочее. Обработанная продукция поступает к сортировщикам, которые занимаются упаковкой для последующей ее реализации.

Продвижение бизнеса и реклама.

Правильный подход к рекламе позволит в скором времени раскрутить собственный бизнес. Для данной специфики производства существуют свои методы рекламы. Однако невозможно обойтись без наличия собственного интернет сайта. Веб ресурс открывает возможности для предоставления клиенту более детальной информации о производстве. На сайте может быть расположен каталог продукции, контактные данные, отзывы и прочее. Создание и развитие сайта обойдется примерно в 120 000 рублей, в эту сумму уже входит начальное продвижение контента.

Также стоит уделить внимание рекламе в объявлениях, к примеру, можно опубликовать свою рекламу в популярном строительном или торговом журнале, а также выставить объявление в местную газету. Естественно стоимость на услуги подобного рода зависит от конкретных тарифов прессы и запросов главной редакции.

План сбыта полимерной продукции и возможные сроки окупаемости.

Полимерные изделия применяются практически в любой сфере производства. Прежде всего, это полимерная пленка, которую используют для разных целей, начиная с упаковки продуктов и заканчивая обустройством теплиц и парников в сельском хозяйстве. Большим преимуществом будет наличие контактов с крупными производствами или торговым предприятиями, которые нуждаются в подобной продукции. Также основным направлением сбыта будут розничная и оптовая торговля. Полимерная продукция очень широкое понятие, и может включать в себя множество бытовых и технических изделий, например полимерные формы для бетона пользуются большой популярностью из-за своей простоты использования и наличия разнообразных форм.

Сумма доходов по данному бизнесу может варьироваться от 50-ти до 100 тыс. рублей в неделю, соответственно за один месяц прибыль составит 100 х 4 (недели) = 400 000 рублей, за год 400 000 х 12 (месяцев) = 4 800 000 рублей без учета налогов и различных выплат. Общие затраты по данному бизнесу в первый год составляют около 4 781 000 рублей, соответственно чистый доход будет около 4 800 000 - 4 781 000 = 19 000 рублей в год, что довольно приемлемо, так как с таким типом бизнеса, чтобы выйти в ноль может потребоваться от нескольких месяцев, до 2-3-х лет. Исходя из расчетных данных можно с уверенностью заявить, что бизнес по производству полимерных изделий сможет окупиться уже на 12 - 14 месяцев.

Полимеры окружают нас повсюду, большинство предметов общего употребления изготовлены именно из них. Существует несколько видов полимерных материалов. Об их особенностях, свойствах и характеристике поговорим далее.

Полимерные материалы объединяют в себе несколько групп пластика синтетического происхождения. Среди них отметим:

• полимерные вещества;
• пластмассовые составы;
• ПКМ - полимерные композитные материалы.

В каждой из перечисленных групп присутствует полимерное вещество, с помощью которого можно определить характеристику того или иного состава. Полимеры являются высокомолекулярными веществами, в которые вводят специальные добавки, то есть стабилизаторы, пластификаторы, смазки и т.д.

Пластмасса - является композиционным материалом, в основе которых лежит полимер. Кроме того, в их составе содержится наполнитель дисперсного или коротковолокнистого типа. Наполнители не склонны к образованию непрерывных фаз. Различают два вида пластмассовых веществ:

• термопластик;
• термоактивы.

Первый вариант пластмасс склонен к расплавлению и дальнейшему использованию, второй вариант пластмассы не склонен к расплавлению под воздействием высокой температуры.

В соотношении со способом полимеризации, пластмассы добывают с помощью:

• поликонцентрирования;
• полиприсоединений.

Рассматривая виды полимерных веществ, выделим:

1. Вид полиоэфинов - полимеры с одинаковой химической природой относятся к данной разновидности полимеров. В их составе присутствует два вещества:

• полиэтиленовое;
• полипропиленовое.

Каждый год, в мире производят более ста пятидесяти тонн таких полимеров. Среди преимуществ полиоэфинных веществ отметим:

• устойчивость перед окислителями и разрывом;
• механическая стойкость;
• отсутствие усадки;
• изменение свойств при необходимости.

Если сравнивать полиоэфины с другими типами полимерных веществ, то первые отличаются наибольшей экологической безопасностью. Для их изготовления и переработки материалов необходимо минимальное количество энергии.

2. Полиэтилен широко распространен в процессе упаковки любых изделий. Среди преимуществ использования данного материала отметим широкую сферу применения и отличные эксплуатационные характеристики.

Строение полиэтилена довольно простое, поэтому он легко кристаллизуется.

Полиэтиленовые вещества с высоким давлением. Данный материал отличается наличием легкого матового блеска, пластичностью, наличием волнообразной текстуры. Данный вид пленки отличается высокой механической стойкостью, устойчивостью перед ударами и разрывом, прочностью даже при морозе. Для его размягчения потребуется наличие температуры около ста градусов.

Полиэтиленовые вещества с низким давлением. Пленки такого типа имеют жесткую, прочную основу, которая отличается меньшей волнообразностью, по сравнению с предыдущим вариантом полиэтилена. Для стерилизации данного вещества используется пар, а температура его размягчения составляет более ста двадцати одного градуса. Несмотря на наличие высокой стойкости перед сжатием, пленка отличается более низкими характеристиками стойкости перед ударом и разрывом. Однако, среди их преимуществ также отмечают стойкость перед влагой, химическими веществами, жиром, маслом.

Использование полиэтилена при комнатной температуре позволяет получить более мягкую и гибкую его текстуру. Однако, в морозных условиях, данные характеристики сохраняются. Поэтому полиэтилены используются для хранения замороженной продукции. Однако, при повышении температуры до ста градусов тепла, характеристики полиэтилена изменяются, он становится непригодным к использованию.

Полиэтилен низкого давления используется при изготовлении бутылок и для упаковки разного рода веществ. Он обладает отличными эксплуатационными характеристиками.

Полиэтилен высокого давления более широко применим как упаковочный полимер. У него присутствует низкая кристалличность, мягкость, гибкость и доступная стоимость.

3. Полипропилен - материал у которого присутствует отличная прозрачность, высокая температура расплавления, химическая стойкость и устойчивость перед влагой. Полипропилен способен пропускать пар, неустойчив перед кислородом и окислителями.

4. Поливинилхлорид - довольно хрупкий и не эластичный материал, который чаще всего используется в качестве добавки к полимерам. Отличается дешевой стоимостью, высоковязким расплавом, термической нестабильностью, а при нагреве, склонен выделять токсичные вещества.

Изготовление полимеров - довольно сложный процесс, для выполнения которого следует учитывать многие технические моменты работы с данными материалами. Различают несколько разновидностей технологий изготовления материалов на полимерной основе. Полимерные материалы, изделия, оборудование, технологии, методы:

• вальцево-каландровый метод;
• применение трехкомпонентной технологии;
• использование экструзии термопластиковых изделий;
• метод литья полимеров крупной, средней и маленькой формы;
• формирование полистирольных веществ;
• изготовление плит из пенополистирола;
• выдувной метод;
• изготовление изделий на основе ППУ.

Самыми популярными методами производства изделий из полимерных материалов являются выдув и термоформировка. Для выполнения первого метода главными исходными материалами выступает полиэтилен и полипропиленовые составы. Среди основных характеристик полиэтилена отметим быструю усадку, стойкость к температурной нестабильности. С помощью выдува формируются изделия объемной формы.

С помощью термической формировки удается сделать пластиковую посуду. В таком случае, процедура изготовления изделий состоит из трех этапов. Вначале определяют количество пластика, далее он помещается в предварительно подготовленную форму, далее производится его расплавливание. Пластмасса устанавливается под прессом, далее она закрывается. В формирующей станции изделия доводится до нужной формы, на следующем этапе производится его охлаждение и затвердение. Далее изделие извлекают из формы и выбрасывают в специальный резервуар.

Использование современного оборудования для изготовления пластмассовых изделий, позволяет получить вещество, отличающееся прочностью, длительностью эксплуатации.

Выделяют оборудование автоматизированного типа, с его помощью также производят полимерные вещества. В таком случае, в процессе работы над полимерными изделиями человеческий фактор практически отсутствует вся работа проводится специальными роботами.

С помощью применения автоматизированного оборудования удается получить вещества, отличающиеся более высоким качеством, широким ассортиментом продукции и снижением расходов на их изготовление.

Различают огромное количество изделий из полимерных материалов. Они различаются между собой по величине, способу изготовления, составу, Для изготовления полимеров используют вещества в виде:

• натуральных полиамидов с содержанием стекловолокна;
• полипропиленов, которые делают изделия стойкими перед морозом;
• поликарбонатов;
• полиуретана;
• ПВХ и т.д.

Любая кровля должна быть долговечной и надежной. Довольно популярными отделочными материалами для кровли являются изделия на основе полимерных материалов. Среди преимуществ их использования отметим:

• высокую степень эластичности;
• надежность;
• отличную прочность;
• стойкость перед растяжением и механическими повреждениями;
• установка практически в любом климатическом регионе;
• легкий монтаж и простая эксплуатация;
• длительность эксплуатации.

Использование мембранной кровли полимерного состава основывается на механическом креплении сначала теплоизоляционного и гидроизоляционного слоев. С помощью мембраны удается создать различные по форме и конфигурации кровли зданий.

Выделяют несколько видов полимерных мембран в зависимости от их состава и основных характеристик:

• поливинилхлоридные мембраны, в составе которых присутствуют дополнительные наполнители;
• мембраны на основе пластичных полиэфинов;
• мембраны, в составе которых присутствует этиленпропилендиенпономер.

Первый вариант мембраны отличается особой популярностью. Основным составляющим веществом мембраны является поливинилхлорид и разного рода добавки. С их помощью состав становится более устойчив перед низкой температурой. В качества армирования пленки используется сетка из полиэстера. Она делает изделие более прочным и стойким к разрыву. Именно с помощью данных характеристик удается обеспечить механическое крепление пленки.

Если рассматривать недостатки ПВХ мембран, то стоит отметить потерю их эластичности, по прошествии определенного периода эксплуатации. Так как, добавки, присутствующие в их составе со временем теряют свойства. Кроме того, данный материал ни в коем случае не используется с гидроизоляторами на битумной основе, они между собой несовместимы. Длительность эксплуатации ПВХ мембран составляет не более тридцати лет.

Мембраны на основе термопластичных полиэфинов содержат в составе каучук и особые вещества, улучшающие их пожарную безопасность. В данном материале удается удачность скомбинировать пластичность и резину. Среди их преимуществ отметим:

• совместимость с веществами на битумной основе;
• длительность эксплуатации, не нуждаются в ремонте до сорока лет;
• существует возможность ремонта поверхности, при необходимости;
• легки в монтаже;
• более длительный срок эксплуатации, по сравнению с материалами на основе ПВХ.

Среди недостатков отметим только более высокую стоимость такой кровли. Которая вполне перекрывается всеми ее достоинствами.

Мембраны на основе ЭПДМ отличаются отличной стойкостью перед климатическими изменениями, эластичностью и длительностью эксплуатации.

Среди большого количества полимерных строительных материалов и изделий, к особой группе относят наличную полимерную кровлю. Среди преимуществ ее применения, отмечают:

• отличные гидроизоляционные характеристики;
• высокий уровень прочности;
• стойкость к изменению температуры;
• высокий уровень морозостойкости;
• отсутствие стыков;
• высокая стойкость к механическим повреждениям и износу;
• стойкость перед гниением;
• разнообразие цветовых решений;
• легкость выполнения монтажных работ;
• срок эксплуатации составляет около пятнадцати лет.

Полимерная кровля наливного характера очень схожа с мембраной, однако, они различаются в технологии монтажа материала. В зависимости от технологии наливки кровли она бывает:

• полимерной;
• полимерно-резиновой.

Первый вариант более распространен из-за наличия в нем огромного количества преимуществ. Для нанесения данного типа кровли потребуется налить состав на поверхность и равномерно распределить его с помощью кисти или валиком. Главным преимуществом данной кровли является полная ее герметичность, эластичность и монолитность.

В соотношении с технологией установки наливной кровли, она бывает:

• армированной;
• неармированной;
• комбинированной.

Наливная кровля с армированием содержит в своем составе цельную битумную эмульсию и дополнительное армирование с помощью стеклоткани. Неармированное покрытие состоит из эмульсионного материала, который наносится непосредственно на кровлю, толщиной около 1 мм. Комбинированный вариант предполагает использование полимерных мастик, гидроизоляционных материалов рулонного типа, верхнего слоя, в составе которого присутствует каменная крошка, гравий и краска на влагостойкой основе. Нижний слой кровли содержит подкладку в виде недорогого рулонного материала. При этом, армирование обеспечивается верхним слоем из каменной крошки.

В составе полимерной наливной кровли присутствует:

• композиции полимерного типа;
• наполнители, повышающие эксплуатационные характеристики материала;
• грунтовка, с помощью которой выполняется подготовка основания перед нанесением кровли;
• армирующий состав - полиэфирное волокно или стеклоткань.

Довольно распространенным вариантом является использование кровли на основе полиуретана. Она отлично ложится на поверхность и легко устанавливается на сложных участках вблизи дымохода или телевизионной антены. Полиуретан делает кровлю схожей с резиной, он придает ей таких качеств как стойкость к перепаду температур, длительность эксплуатации.

Еще одним вариантом полимера на органической основе, используемого в процессе ремонта и изготовления наливной кровли, является полимочевина. Среди ее преимуществ отметим:

• очень быстрая полимеризация, для хождения по кровле достаточно подождать один час после нанесения материала;
• способность проводить работы при температуре до -16 и высокой влажности;
• отличные электроизоляционные характеристики;
• стойкость перед ультрафиолетовым излучением;
• пожарная безопасность и стойкость перед высокой температурой;
• длительность эксплуатации;
• экологическая безопасность.

Применение полимерных материалов и изделий связано с разными отраслями промышленности и общественности. Использование полимочевины особо актуально в регионах с нестабильным климатом и резкими изменениями температурного режима.

Производство изделий из полимерных материалов является сложной и ответственной задачей, так как именно из полимеров сегодня изготовляется половина предметов быта, техники, косметики и мебели.

При производстве изделий из полимерных материалов могут быть использованы следующие технологии:

• Вальцево-каландровая технология.


• Трехкомпонентная технология.


• Экструзия термопластов.


• Литье мелких, средних и крупных деталей из полимеров.


• Производство полиэтиленовой пленки.


• Формирование полистирола.


• Изготовление пенополистирольных плит.


• Выдувное формование.


• Формование изделий из ППУ.

Наиболее распространенными методами являются метод выдува и метод термоформировки. В первом случае в качестве сырья используется полипропилен и полиэтилен.

Полиэтилен обладает некоторыми свойствами, в частности, быстрой усадкой и устойчивостью к температурам, что делает его самым распространенным материалом для изготовления деталей различного рода. Обычно такой метод используется для создания объемных изделий.

Метод термоформировки используется при создании флакончиков, посуды. В данном случае процесс содержит 3 стадии. Сначала определяется доза пластмассы, она отправляется в полузакрытую форму, затем ее плавят.

Пластмассу подводят под пресс, форму закрывают. Далее форму открывают, изделие попадает в формирующую станцию. Для сохранения полученной формы станция охлаждается и изделие затвердевает.

На конечном этапе несущий элемент раскрывается, изделие освобождается и вбрасывается в специальную емкость.

В современном мире производство полимерных пластмасс ведется при помощи новейшего оборудования, которое позволяет получить высококачественные, прочные и долговечные изделия.

Благодаря наличию большого выбора оборудования ассортимент продукции и ее характеристики также улучшились.

Все новинки в сфере оборудования для производства изделий из полимерных материалов будут представлены на выставке, которая пройдет в конце октября в ЦВК «Экспоцентр». Выставка будет посвящена химической технике, науке и технологиям, на ней можно будет ознакомиться с продукцией ведущих мировых брендов.

Использование автоматизированного оборудования имеет множество преимуществ, так как за счет применения в технологии особых роботов, субъективный и человеческий фактор полностью исчезает.

Автоматизированный процесс литья или экструзии позволяет получить более качественные результаты производства, расширить ассортимент товаров, а также снизить трудозатраты и затраты материалов на производство.

Оборудование применяется для производства самых разных деталей по форме и размерам. Полимерные изделия могут быть как большими, так и маленькими, иметь разный состав.

Производственный комплекс оборудования, которое подойдет для изготовления различных деталей, содержит в себе обычно такие составляющие:

• Термопластавтоматы. Такое оборудование может иметь разные характеристики, усилие прибора колеблется от 50 до 2700 тонн, то есть прибор подойдет для изготовления любых деталей.


• Выдувные формовочные машины. Усилие для нормальной работы – 60 тонн.


• Автоматизированные роботы разных размеров. Предназначением роботов может служить подача сырья, его погрузка и обработка. Все процессы осуществляются автоматически.


• Комплекс приборов для производства изделий из пенополистирола.


• Разнообразные машины для формования.


• Тиснильный каландр.


• Смеситель, работающий на несколько стадий. Как правило, их две.

При производстве изделий из полимеров должно быть использовано качественное сырье.

От его характеристик зависит прочность и надежность будущего изделия. Обычно для выпуска современных продуктов из полимеров используются такие материалы:

• Полиамиды натурального происхождения, в которых содержится тальк и стекловолокно.


• Полипропилены, а также компаунды, отличающиеся устойчивостью к морозам и ударам, а также любым механическим воздействиям.


• Поликарбонаты.


• Полиуретан.


• Поливинилхлорид.


• Натуральный АБС и компаунды с поликарбонатом.

Современные технологии производства изделий из полимерных материалов демонстрируются на выставке «Химия», проходящей ежегодно в ЦВК «Экспоцентр».

Полимерные материалы - это химические высокомолекулярные соединения, которые состоят из многочисленных маломолекулярных мономеров (звеньев) одинакового строения. Зачастую для изготовления полимеров используют следующие мономерные компоненты: этилен, винилхлорид, винилденхлорид, винилацетат, пропилен, метилметакрилат, тетрафторэтилен, стирол, мочевину, меламин, формальдегид, фенол. В данной статье мы подробно рассмотрим, что такое полимерные материалы, каковы их химические и физические свойства, классификация и виды.

Особенностью молекул данного материала является большая которая соответствует следующему значению: М>5*103. Соединения с меньшим уровнем этого параметра (М=500-5000) принято называть олигомерами. У низкомолекулярных соединений масса меньше 500. Различают следующие виды полимерных материалов: синтетические и природные. К последним принято относить натуральный каучук, слюду, шерсть, асбест, целлюлозу и т. д. Однако основное место занимают полимеры синтетического характера, которые получают в результате процесса химического синтеза из соединений низкомолекулярного уровня. В зависимости от метода изготовления высокомолекулярных материалов, различают полимеры, которые созданы или путем поликонденсации, или с помощью реакции присоединения.

Этот процесс представляет собой объединение низкомолекулярных компонентов в высокомолекулярные с получением длинных цепей. Величина уровня полимеризации - это количество «меров» в молекулах данного состава. Чаще всего полимерные материалы содержат от тысячи до десяти тысяч их единиц. Путем полимеризации получают следующие часто применяемые соединения: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полистирол, полибутадиен и др.

Данный процесс представляет собой ступенчатую реакцию, которая заключается в соединении или большого количества однотипных мономеров, или пары различных групп (А и Б) в поликонденсаторы (макромолекулы) с одновременным образованием следующих побочных продуктов: диоксида углерода, хлороводорода, аммиака, воды и др. При помощи поликонденсации получают силиконы, полисульфоны, поликарбонаты, аминопласты, фенопласты, полиэстеры, полиамиды и другие полимерные материалы.

Под данным процессом понимают образование полимеров в результате реакций множественного присоединения мономерных компонентов, которые содержат предельные реакционные объединения, к мономерам непредельных групп (активные циклы или двойные связи). В отличие от поликонденсации, реакция полиприсоединения протекает без выделений побочных продуктов. Важнейшим процессом данной технологии считают отверждение и получение полиуретанов.

По составу все полимерные материалы делятся на неорганические, органические и элементоорганические. Первые из них слюда, асбест, керамика и др.) не содержат атомарный углерод. Их основой являются оксиды алюминия, магния, кремния и т. д. Органические полимеры составляют наиболее обширный класс, они содержат атомы углерода, водорода, азота, серы, галогена и кислорода. Элементоорганические полимерные материалы - это соединения, которые в составе основных цепей имеют, кроме перечисленных, и атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, способных сочетаться с органическими радикалами. В природе такие комбинации не возникают. Это исключительно синтетические полимеры. Характерными представителями этой группы являются соединения на кремнийорганической основе, главная цепь которых строится из атомов кислорода и кремния.

Для получения полимеров с необходимыми свойствами в технике зачастую используют не «чистые» вещества, а их сочетания с органическими или неорганическими компонентами. Хорошим примером служат полимерные строительные материалы: металлопласты, пластмассы, стеклопластики, полимербетоны.

Своеобразие свойств этих материалов обусловлено их структурой, которая, в свою очередь, делится на следующие виды: линейно-разветвленная, линейная, пространственная с большими молекулярными группами и весьма специфическими геометрическими строениями, а также лестничная. Рассмотрим вкратце каждую из них.

Полимерные материалы с линейно-разветвленной структурой, кроме основной цепи молекул, имеют боковые ответвления. К таким полимерам относятся полипропилен и полиизобутилен.

Материалы с линейной структурой имеют длинные зигзагообразные либо закрученные в спирали цепочки. Их макромолекулы прежде всего характеризуются повторениями участков в одной структурной группе звена либо химической единицы цепи. Полимеры с линейной структурой отличаются наличием весьма длинных макромолекул со значительным различием характера связей вдоль цепи и между ними. Имеются ввиду межмолекулярные и химические связи. Макромолекулы таких материалов весьма гибкие. И это свойство является основой полимерных цепей, которая приводит к качественно новым характеристикам: высокой эластичности, а также отсутствию хрупкости в затвердевшем состоянии.

А теперь узнаем, что такое полимерные материалы с пространственной структурой. Эти вещества образуют при объединении между собой макромолекул прочные химические связи в поперечном направлении. В результате получается сетчатая структура, у которой неоднородная либо пространственная основа сетки. Полимеры этого типа обладают большей теплостойкостью и жесткостью, чем линейные. Эти материалы являются основой многих конструкционных неметаллических веществ.

Молекулы полимерных материалов с лестничной структурой состоят из пары цепей, которые соединены химической связью. К ним относятся кремнийорганические полимеры, которые характеризуются повышенной жесткостью, термостойкостью, кроме того, они не взаимодействуют с органическими растворителями.

Данные материалы представляют собой системы, которые состоят из аморфных и кристаллических областей. Первая из них способствует снижению жесткости, делает полимер эластичным, то есть способным к большим деформациям обратимого характера. Кристаллическая фаза способствует увеличению их прочности, твердости, модуля упругости, а также других параметров, одновременно снижая молекулярную гибкость вещества. Отношение объема всех таких областей к общему объему называется степенью кристаллизации, где максимальный уровень (до 80%) имеют полипропилены, фторопласты, полиэтилены высокой плотности. Меньшим уровнем степени кристаллизации обладают поливинилхлориды, полиэтилены низкой плотности.

В зависимости от того, как ведут себя полимерные материалы при нагреве, их принято делить на термореактивные и термопластичные.

Данные материалы первично имеют линейную структуру. При нагреве они размягчаются, однако в результате протекания в них химических реакций строение меняется на пространственное, и вещество превращается в твердое. В дальнейшем это качество сохраняется. На этом принципе построены полимерные Последующий их нагрев не размягчает вещество, а приводит только к его разложению. Готовая термореактивная смесь не растворяется и не плавится, поэтому недопустима ее повторная переработка. К этому виду материалов относятся эпоксидные кремнийорганические, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Данные материалы при нагреве сначала размягчаются и потом плавятся, а при последующем охлаждении затвердевают. Термопластичные полимеры при такой обработке не претерпевают химических изменений. Это делает данный процесс полностью обратимым. Вещества этого типа имеют линейно-разветвленную или линейную структуру макромолекул, между которыми действуют малые силы и совершенно нет химических связей. К ним относятся полиэтилены, полиамиды, полистиролы и др. Технология полимерных материалов термопластичного типа предусматривает их изготовление методом литья под давлением в водоохлажденных формах, прессования, экструзии, выдувания и другими способами.

Полимеры могут перебывать в следующих состояниях: твердое, жидкое, аморфное, кристаллическое фазовое, а также высокоэластическое, вязкотекучее и стеклообразное деформационное. Широкое применение полимерных материалов обусловлено их высокой стойкостью к различным агрессивным средам, таким как концентрированные кислоты и щелочи. Они не подвержены воздействию Кроме того, с увеличением их молекулярной массы происходит снижение растворимости материала в органических растворителях. А полимеры, обладающие пространственной структурой, вообще не подвержены воздействию упомянутых жидкостей.

Большинство полимеров являются диэлектриками, кроме того, они относятся к немагнитным материалам. Из всех используемых конструкционных веществ только они обладают наименьшей теплопроводностью и наибольшей теплоемкостью, а также тепловой усадкой (примерно в двадцать раз больше, чем у металла). Причиной потерь герметичности различными уплотнительными узлами при условиях низкой температуры является так называемое стеклование резины, а также резкое различие между коэффициентами расширения металлов и резин в застеклованном состоянии.

Полимерные материалы отличаются широким диапазоном механических характеристик, которые сильно зависят от их структуры. Кроме этого параметра, большое влияние на механические свойства вещества могут оказать различные внешние факторы. К ним относятся: температура, частота, длительность или скорость нагружения, вид напряженного состояния, давление, характер окружающей среды, термообработка и др. Особенностью механических свойств полимерных материалов является их относительно высокая прочность при весьма малой жесткости (по сравнению с металлами).

Полимеры принято делить на твердые, модуль упругости которых соответствует Е=1-10 ГПа (волокна, пленки, пластмассы), и мягкие высокоэластичные вещества, модуль упругости которых составляет Е=1-10 МПа (резины). Закономерности и механизм разрушения тех и других различны.

Для полимерных материалов характерны ярко выраженная анизотропия свойств, а также снижение прочности, развитие ползучести при условии длительного нагружения. Вмести с этим они обладают довольно высоким сопротивлением усталости. По сравнению с металлами, они отличаются более резкой зависимостью механических свойств от температуры. Одной из главных характеристик полимерных материалов является деформируемость (податливость). По этому параметру в широком температурном интервале принято оценивать их основные эксплуатационные и технологические свойства.

Теперь рассмотрим один из вариантов практического применения полимеров, раскрывающего всю возможную гамму этих материалов. Эти вещества нашли широкое применение в строительстве и ремонтно-отделочных работах, в частности в покрытии полов. Огромная популярность объясняется характеристиками рассматриваемых веществ: они устойчивы к стиранию, малотеплопроводны, имеют незначительное водопоглощение, достаточно прочны и тверды, обладают высокими лакокрасочными качествами. Производство полимерных материалов можно разделить условно на три группы: линолеумы (рулонные), плиточные изделия и смеси для устройства бесшовных полов. Теперь вкратце рассмотрим каждый из них.

Линолеумы изготавливают на основе разных типов наполнителей и полимеров. В их состав также могут входить пластификаторы, технологические добавки и пигменты. В зависимости от типа полимерного материала, различают полиэфирные (глифталевые), поливинилхлоридные, резиновые, коллоксилиновые и другие покрытия. Кроме того, по структуре они делятся на безосновные и со звуко-, теплоизолирующей основой, однослойные и многослойные, с гладкой, ворсистой и рифленой поверхностью, а также одно- и многоцветные.

Материалы для бесшовных полов являются наиболее удобными и гигиеничными в эксплуатации, они обладают высокой прочностью. Эти смеси принято делить на полимерцемент, полимербетон и поливинилацетат.

Производство и переработка полимеров

Производство полимероа

Изделия из пластика давно стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Именно поэтому производство полимеров - это перспективная и стремительно развивающаяся отрасль промышленности. Полимеры - это вещества, состоящие из больших макромолекул, которые соединяются из элементарных звеньев, или мономеров. Благодаря своим свойствам, полимерные материалы обрели такую популярность на сегодняшнем рынке. Производство изделий из полимеров насчитывает множество различных направлений, так как эти изделия с успехом используются практически во всех сферах нашей жизни, начиная от автомобильных запчастей и заканчивая обычной пищевой плёнкой. А производство полимеров в России особенно актуально, ведь наша страна богата на природные ресурсы, тогда как основным сырьём, применяемым в производстве полимеров, является нефть, а вспомогательным - природный газ.

Технология производства полимеров

Полимеры, используемые в промышленности, можно разделить на три группы. Природные полимеры, такие как каучук, целюллоза или казеиновый клей, не получили широкого распространения и мало используются. Химически обработанные природные полимеры - переработанные - используются немного больше, но всё равно не играют в современной промышленности значительной роли. Наиболее распространены сегодня в промышленности синтетические полимеры, их получают, объединяя мономеры в макромолекулы. Технология производства полимеров из мономеров включает в себя два основных способа: поликонденсация и полимеризация. В первом случае между двумя молекулами мономера образуется связь при отрывании от них небольшой молекулы другого вещества, например, аммиака, воды или хлористого водорода. Во втором же случае в мономерах разрываются двойные связи, что приводит к образованию полимерной цепи с межмономерными связями.

Завод по производству полимеров комплекса предприятий ООО «Пластик» обладает огромным научным потенциалом и современным оборудованием. При этом, технологическая база постоянно обновляется, поэтому полимеры, произведённые нами, и изделия из них отличаются высшим качеством, а ассортимент стремительно растёт.

Переработка полимеров

Не менее важным и остро стоящим является вопрос экологичности изделий из полимеров. Срок разложения обычной пластиковой бутылки или пищевой плёнки превышает стони лет. Именно поэтому так важна переработка полимеров. Производство изделий из пластикового вторичного сырья - один из вариантов решения данной проблемы, однако этот процесс сопряжён со значительным количеством трудностей. Главной загвоздкой становится то, что изделия, при производстве которых используется переработанный полимерный материал, получаются гораздо более низкого качества. Полимерные отходы значительно уступают исходным полимерам в их механических свойствах. Более того, по сравнению с исходными полимерами, изменяются параметры технологического процесса получения полимерной массы для производства изделий из вторичного сырья, потому что такое сырьё достаточно сильно отличается от исходного: изменяется вязкость, прочность, материал может содержать неполимерные включения. Однако, не смотря на все трудности, тенденция к производству из вторичных полимеров новых изделий постепенно развивается. Например, всё чаще каскадную переработку применяют к производству пластиковых бутылок, так как это не сказывается на их качестве.

Ещё одним вариантом решения проблемы экологичности является производство биоразлагаемых полимеров. На сегодня наибольшей популярностью среди таких пластмасс пользуется полилактид (PLA), так как он изготавливается из органических материалов. Также ведутся исследования в области придания способности к биоразложению другим широко распространённым в промышленности видам пластика, таким как полистирол, поливинилхлорид, полипропилен и другие. Одним из вариантов реализации этой задачи является добавление в полимерную массу органического концентрата, что не особенно сказывается на качестве получаемого изделия, но значительно сокращает срок его разложения.