ALTE DOCUMENTE
|
||||||||||
1. Scurt istoric
În drumul mereu ascendent al maselor plastice,o deosebita importanta a avut-o descoperirea facuta de Karl Ziegler, în anul 1954, si anume amestecul de combinatii organo-aluminice si tetraclorura de titan catalizarea polimerizarea etilenei la presiuni joase.
Procedeul Ziegler a revolutionat tehnologia de obtinere a polietilenei, permitând obtinerea industriala a acesteia la presiuni de numai câteva atmosfere. Aceasta polietilena este formata în principal din macromolecule liniare cu foarte putine ramificatii, ceea ce permite împachetarea usoara a macromoleculelor.
Polietena obtinuta prin procedeul Ziegler este cunoscuta sub numele de polietilena de mare densitate ( 0,97 g/ cm3 ) sau polietilena dura.
Descoperirea lui Karl Zeigler a fost dezvoltata cu succes de lucrarile lui Giulio Natta si ale scolii sale. În anul 1955 Giulio Natta pune bazele polimerizarii stereospecifice care permite obtinerea polimerilor stereoregulati, folosind drept catalizator de polimerizare produsii de reactie ai combinatiilor organo-aluminice cu compusii materialelor traditionale ( asa numitii catalizatori Zie 13313t1922n gler-Natta ). Importanta acestor descoperiri rezulta si din faptul ca în 1963, celor doi savanti le-a fost decernat premiul Nobel pentru chimie.
2. Definitie
Materialele plastice sunt produse sintetice macromoleculare, din care, prin prelucrare mecanica sau termica, se pot obtine obiecte de diferite forme, cu utilizari largi în industrie si comert. Materialele plastice organice se mai pot numi carboplaste.
un material plastic este format dintr-un compus macromolecular, un plastifiant, umplutura inerta si un colorant.
Compusul macromolecular se obtine din substante simple: monomeri vinilici, fenol, aldehida formica, glicerina, acid ftalic. Plastifiantul are rolul de aîmbunatati gradul de prelucrare a polimerului, dar si de aconserva proprietatile acestuia.
3. Clasificare
Dupa comportarea la incalzire materialele plastice se împart în:
produse termoplastice (acele produse care supuse la încalzire se înmoaie si pot fi prelucrate prin diferite procedee: presare,valtuire,etc. Dupa racire se solidifica ,dar printr-o noua încalzire devin din nou plastice, procesul putând fi repetat ). Ex.: polietena, policlorura de vinil, polistirenul, materiale plastice de polimerizare;
produse termoreactive [( rigide )acele produse care se înmoaie prin încalzire putând fi prelucrate, de asemenea prin presare,valtuire,etc., iar apoi se întaresc ireversibil ( devin rigide )]. Ex: rasinile fenol-formaldehidice, materiale plastice obtinute prin policondensare.
Dupa tipul reactiilor chimice care stau la baza sintezei lor, materialele plastice se împart în:
materiale plastice de polimerizare;
materiale plastice de policondensare;
materiale plastice obtinute prin transformarea produsilor, macromoleculari si naturali ( de ex.celuloza );
4. Metode de obtinere
Pentru obtinerea materialelor plastice se folosesc:
substante naturale care au o anumita structura macromoleculara ( polizaharide, substante proteice, etc );
substante cu masa moleculara mica ( derivatele de titei, gazele naturale, substantte minerale, etc) care pot fi transformate în produsi macromoleculari;
Macromoleculele materialelor plastice sunt alcatuite dupa diferite tipuri structurale, deosebindu-se molecule cu structura liniara ( molecule filiforme sau catenare ), molecule cu structura ramificata si molecule cu structura spatiala (reticulara sau tridimensionala).
5. Proprietati
Principalele proprietati ale materialelor plastice sintetice sunt urmatoarele:
a) densitatea este mult mai mica decât a metalelor ( sunt folosite în industria navala, aeronautica,automobile si în transportul feroviar ); greutatea specifica între 0,9 si 2,2 gf/cm3;
b) stabilitatea chimica este foarte mare comparativ cu metalele (masele plastice se folosesc ca materiale anticorozive la fabricarea de aparate chimice );
c) proprietati dielectrice ( materialele plastice sunt în general buni dielecrtici si datorita acestui fapt prezinta o importanta deosebita pentru industria electrotehnica);
d) rezistenta mecanica variaza în limite largi cum ar fi de la rigide, la elasticitatea redusa (asemanatoare cu a materialelor ceramice, a lemnului), pâna la flexibile si extensibile (asemanatoare cu pielea si cauciucul, polietena, P.V.C, etc );
e) proprietati de antifrictiune ( diferite materiale plastice sunt caracterizate printr-un coeficient mic de frecare si printr-o uzura redusa (se folosesc la construirea lagarelor, a rotilor dintate, a rolelor, etc);
f) proprietati optice care se concretizeaza fie in transparenta (sticlele organice), fie în opacitate; spre deosebire de sticlele obisnuite, ele lasa sa treaca si razele ultraviolete.
6. Dezavantaje
Materialele plastice au si dezavantaje care limiteaza folosirea lor. Dintre aceste dezavantaje amintim:
stabilitate termica scazuta (unele pot fi utilizate pâna la 70oC ,altele pâna la 200oC si numai câteva pot fi folosite la temperaturi mai înalte);
duritate mica în comparatie cu sticla obisnuita sau cu metalele;
conductibilitatea termica redusa;
coeficient mare de dilatatie termica (daca în timpul folosirii lor sunt expuse la variatii bruste de temperatura, apar tensiuni interne care pot produce fisuri);
"îmbatrânirea" ( care se manifesta prin procese lente de oxidare, de absortie a umiditatii, de reducere a duritatii, de închidere a culorii, etc );
7. Procedee de prelucrare
v extrudere ( se obtin sine, tuburi si forme profilate);
v suflare ( se obtin mingi, flacoane ,baloanele, popicele,etc);
v injectare (se obtin jucarii, capace pt sticle, nasturi,etc);
8. Tipuri de mase plastice
a. Materiale plastice obsinute prin polimerizare
În cazul polimerizarii se leaga între ele de acelesi fel sau molecule diferite, iar macromolecula formata ( denumita si polimer ) are masa moleculara egala cu suma maselor moleculare intrate în reactie si aceeasi compozitie procentuala. Polimerul are propritati fizice si chimice diferite de ale monomerului de la care provine.
De exemplu, din etena, C2H2, substanta gazoasa cvu molecula mica, care se obtine industrial prin cracarea fractiunilor petroliere, se sintetizeaza polietena ( polimerul
etenei ):
nCH2=CH2 [-CH2-CH2-]n
Uneori se supun polimerizarii doi monomeri diferiti. Polimerul rezultat se numeste copolimer ( polimer mixt ), iar fenomenul se numeste copolimerizare.
În industrie se întrebuinteaza frecvent copolimeri, de pilda copolimeri ai acrilonitrilului cu butadiene, cu clorura de vinil.
În industie se folosesc urmatoarele procedee de polimerizare:
Polimerizarea în bloc, care consta în polimarizarea monomerului cu ajutorul initiatorilor ( peroxidul de benzoil ) în forme, rezultând un polimer sub forma de blocuri, bar sau placi;
Polimerizarea în supensie apoasa ( emulsie ), consta în dispersarea monomerului în apa, în prezenta de emulgatori ( substante care ajuta la emulsionare ). Polimerul obtinut este apoi uscat si macinat sub forma de pulbere, prin diferite mijloace.
Polimerizarea în solutie, în care monomerul este tratat cu anumit dizolvant ce se poate dizolva în aceleasi timp atât monomerul cât si polimerul format, rezultând o solutie de polimer în dizolvant; în aceasta solutie se gaseste si o cantitate de monomer neintrata în reactie. Prin distilare sau prin antrenare cu vapori de apa, polimerul este separat de rest ca urmare a eliminarii substantelor volatile.
În cazul în care polimerul este insolubil
în dizolvant, dar în schimb monomerul este solubil în el, atunci pe
masura ce are loc formarea polimerului, aceasta precipita.
La fel se întâmpla în cazul polimerizarii
în solutie a poiclorurii de vinil ( P.V.C ) sau a polimetacrilatului de metil ( stiplex ), în
amestec de 50% metanol (CH3OH) si 50% apa. Polimerizarea în solutie duce la obtinerea de
polimeri omogeni, cu o compozitie chimica
Principalele materiale plastice obtinute prin polimerizare sunt: polietena, polipropena, policlorura de vinil, polistirenul, politetrafluoroetena.
|
Polietena [-CH2-CH2-]n |
Caracteristici: - se obtine prin polimerizarea propenei la 400˚C si 200 atm; - are o structura asemanatoare alcanilor, dar are catene mai lungi avand masa mleculara cuprinsa între 10 000 si 80 000; - este o masa solida, laptoasa sau transparenta, cu o buna rezistenta mecanica si o stabilitate chimica deosebita; - este un izolator electric; - este insolubila în apa si în alti solventi, la temperatura obisnuita; - are punct de înmuiere ridicat, la 100 - 150˚C. Utilizari: Polietena este utilizata la fabricarea foliilor pentru ambalaje (pungi, saci folii pentru îmbracaminte, folii pentru alimente congelate, folii pentru sere), pentru izolarea cablurilor electrice, la obtinerea de butelii si butoaie, tevi, conducte si obiecte de uz casnic |
|
Polipropena [-CH2-CH-]n | CH3 |
Caracteristici: - polipropena este un polimer cu fluiditate mare, care se poate prelucra usor; - rezistenta chimica deosebita; - proprietati optice bune. Utilizari: Se utilizeaza la obtinerea de frânghii, cordaje, covoare, benzi adezive, containere, folii de împachetat, articole de uz casnic, filme transparente. |
|
Policlorura de vinil [-CH2-CH-]n | Cl |
Caracteristici: - masa moleculara variaza între 18 000 si 30 000; - este notata si PVC, este o asa solida, relative dura, se înmoaie la 90-95˚C si se descompune latemperaturi înalte; - este solubila în cetone, derivati halogenati si esteri; - se obtine prin polimerizarea clorurii de vinil în prezenta de H2O2. Utilizari: Este folosita la fabricarea foliilor si covoarelor pentru pardoseli, (musamale, linoleum), a înlocuitorilor de piele pentru încaltaminte si marochinerie, a tuburilor si a conductelor pentru instalatii sanitare, a diferitelor detalii pentru aparatele electrotehnice, a jucariilor, la izolarea cablurilor. |
|
Polistirenul [-C2H-CH-]n | C6H5 |
Caracteristici: - substanta solida, incolora, transparenta; - punct de înmuiere 75-90˚C; - solubil în benzen sau în toluen; - inert fata de agentii chimici si bun izolator electric; - este casant si se decompune la încalzire peste 150˚C. Utilizari: Polistirenul este utilizat ca materila electroizolant în electrotehnica si la fabricarea poroplastelor ( buretele ), a polistirenuluiu expandat, care este bun izolator temric si fonic, a ambalajelor. |
|
Politetrafluoroetena [-CF2-CF2-]n |
Caracteristici: - polimer cunoscut si sub numele de Teflon, este o substansa solida; cu un punct de înmuiere ridicat 320-330˚C; - stabil fata de agentii chimici si nu se dizolva în nici un solvent. Utilizari: Teflonul este utilizat ca material electroizolant, la confectionarea unor echipamente speciale, la acoperirea vaselor de bucatarie. |
b. Materiale plastice obtinute prin policondensare
Policondensarea se deosebeste de polimerizare prin aceea ca unirea moleculelor initiale (monomerilor), care duce la formarea polimerului, are loc cu eliminarea unor substante, cu masa moleculara mica, ca: apa , acizi sau amoniac. În acest caz, masa moleculara a polimerului obtinut nu mai este egala cu suma maselor moleculare ale moleculelor intrate în reactie.
Policondensarea este caracteristica pentru combinatiile organice care au în molecula lor grupe functionale. Aceste grupe, interactionând în procesul de condensare, elimina molecula substantei cu masa moleculara mica si formeaza o noua grupa care leaga resturile moleculelor reactante.
Principalele material plastice obtinute prin policondensare sunt: fenoplastele, aminoplastele, fibrele poliamidice.
|
Fenoplastele |
Caracteristici: - sunt primele materiale sintetice de importanta industriala; - ele se obtin prin reactia de policondensare dintre fenoli si aldehide sau cetone în mediu acid, unde se formeaaza o rasina sintetica numita novalac - daca policondensarea se face în mediu alcalin se obtine rezolul care trece în rezitol îi mai departe în rezita (banchelita), care este un polimer trimdimensional; - datorita acestei structuri se explica proprietatile importante: rezistenta mecanica si chimica, infuzibilitate si insolubilitate. Utilizari: Fenoplastele se folosece la confectionarea stecherelor, întrerupatoarelor, receptoarelor de telefon, mânere pentru usi si ferestre, nasturi, calimari, scrumiere, vase pentru acumulatoare, carcase pentru transformatoare. |
|
Aminoplastele |
Caracteristici: - sunt rasini, care se obtin prin rectia de policondensare dintre uree si derivatii sai cu formaldehida (rasini carbamidice), în mediu neutru slab sau alcalin; - produsele de condensare se numesc ureoplaste, solubile în apa; - sunt stabile pâna la 80˚C, au rezistenta buna; - sunt stabile la lumina; - nu au miros si gust. Utilizari: Un exemplu de aminoplast este pollopausul, de culoare deschisa folosita ca masa de presare si la stratificare. Cleiul Kaurit este întrebuintat la fabricarea placajelor de lemn. |
|
Fibrele poliamidice |
Caracteristici: - sunt produse de condensare în care monomerii sunt legati prin legaturi peptidice; - ele pot fi obtinute prin policondensarea acizilor dicarboxilici cu diaminele - sunt subtante solide, cu temperatura de topire înalta ( 180-250˚C ); - insolubile în dizolvanti obisnuiti; - stabile la actiunea alcanilor si sensibile la cizi, sub actiunea carora hidrolizeaza usor; - se prelucreza usor prin valtuire, întindere, extrudere. Utilizari Materialele plastice de tip poliamidic servesc la fabricarea fibrelor de nailon si relon. Aceste fire se aseamana cu matasea dar sunt mai rezistente ca acestea. Din ele se confectioneza tesaturi, tricotaje, plase de pescuit, fire pentru perii de haine si dinti. |
c. Materiale plastice obtinute din produsi macromoleculari naturali sub actiunea diferitelor substante chimice
Cei mai importanti produsi macromoleculari naturali din care se pot obtine materiale plastice sunt proteinele ( în special cazeina din lapte) si polizaharidele cu derivatii lor (celuloza si derivatii ei).
Rasini proteice. Dintre acestea cel mai caracteristic este galalitul.
|
Galalitul |
Caracteristici: - primul material plastc obtinut pe baza de substante proteice; - pe scara industriala se fabrica prin policondensarea cazeinei cu formaldehida. Se obtine o rasina cu proprietati mecanice bune. Utilizari Se întrebuinteaza la confectionarea de nasturi, piepteni, mânare de genti, catarame si obiecte decorative. |
Materiale plastice din celuloza. Din aceasta categorie fac parte celuloidul si celofanul.
|
Celuloidul |
Caracteristici: - pentru fabricarea acestuia se foloseste o nitroceluloza care are un continut în azot 11-12% numit coloxilina; - se poate prelucra usor, iar prin adaosul de solutii colorate poate fi obtinut în diferite nuante cu aspect de fildes, sidef, baga; - este usor inflamabil. Utilizari: Se întrebuinteaza la confectionarea pieptenelor, a mânerelor, a sticlei incasabile "triplex", a obiectelor decorative. |
|
Celofanul |
Caracterisici: - este un produs format din hidrat de celoloza; - se obtine din solutii dinvâscoza sub forma de filme si foi; - este flexibil. Utilizari: Celofanul se întrebuinteaza ca material transparent si igienic în industria alimentara ( de exemplu sub forma de învelis pentru preparate din carne ). |
d. Siliconii
Siliconii sunt o clasa speciala de polimeri macromoleculari obtinuti în urma proceselor de condensare-polimerizare a unor compusi organo-silicici, în molecula carora atomul de siliciu lega direct diversi radicali organici, cu formarea legaturii Si-C.
Datorita structurii chimice si compozitiei lor, siliconii au proprietati speciale.
Partea componenta anorganica din molecula siliconilor ( asemanatoare cu SiO 2) determina proprietati:
electroizolante,
rezistenta la coroziune,
stabilitate la caldura si la frig.
În timp ce partea organica a moleculei ( radicalul hidrocarburat ), imprima urmatoarele proprietati:
hidrofobe,
elasticitate,
consistenta vâscoasa.
Utilizari:
Siliconii se folosesc sub forma de rasini, uleiuri si cauciuc.
Dintre diferite tipuri de silicon, importanta tehnica au:
|
Siliconii lichizi |
Caracteristici - lichide vâscoase, insolubile în apa, solubile în solventi organici. Utilizari: Sunt întrebuintati în locul uleilor minerale si ca lichide dielectrice pentru scopuri speciale. |
|
Rasini siliconice |
Caracteristici: - produse solide, dure sau sub forma de solutii în solventi organici. Utilizari: Se folosesc în industria lacurilor, pentru acoperirea lacurilor, pentru acoperirea aparatelor solicitate termic, a conductelor si în electrotehnica. |
|
Cauciucul siliconic |
Utilizari: Este întrebuintat pentru izolarea cablurilor, împregnarea tesaturilor de sticla si la confectionarea garniturilor, electro si termoizolante în electrotehnica. |
9. Stadiul dezoltarii materialelor plastice în tara noastra
În cadrul industriei chimice, productia de materiale plastice si rasini sintetice cunoaste astazi, o dezvoltare foarte mare, contribuind la progresul tehnic si la ridicarea nivelului de trai al poporului.
O serie de materiale plastice au fost realizate în tara la noi.
Astfel la Turda, Tîrnaveni si la Combinatul petrochimic Borzesti se obtine policlorura de vinil.
La combinatul de cauciuc sintetic din orasul Dej se fabrica polistiren si cauciucul sintetic CARCOM ( din butadiena si metil-stiren ); fenolul necesar fabricarii rasinilor fenol-formaldehidice se obtine la Combinatul Chimic din Fagaras si Buzau.
La combinatul chimic de la Craiova se fabrica poliacetat de vinil si ureea necesara obtinerii rasinilor ureo-formaldehidice. De asemenea, la combinatul de fire si fibre sintetice de la Savinesti se obtine fibra sintetica numita relon si fbra poliacrilonitrilica numita melana.
|
