Производство пластмасс

Пластмассовые изделия широко применяются в быту и практически во всех отраслях промышленности. Мало кто задумывался о том, из чего состоит пластик, каким образом его получают и почему в мире так популярны пункты приема товаров из этого материала. В нашей статье мы подробно поговорим о производстве пластмасс, существующих методах и их особенностях.

Переработка пластика из сырой нефти и газа

Пластмассы представляют собой материалы на основе синтетических полимеров, получаемых из продуктов переработки нефти и газа. В чистом виде они содержат множество газовых и жидких примесей, используемых в качестве сырья для полимеров. Пропорции этих веществ в материале определяют физико-механические свойства готовых изделий.

Процесс получения сырья выглядит следующим образом:

Разделение перерабатывающего сырья на 2 базовых компонента: сухой газ (природный газ, поставляемый потребителям) и ШФЛУ — широкую фракцию легких углеводородов.
Газофракционирование в специальной установке для разделения на отдельные составляющие. На выходе получают сжиженные углеводородные газы (СУГ): пропан, бутан, пентан, изобутан.
Сырье помещают в высокотемпературную печь для разрушения и последующего создания искусственных связей между молекулами. Эта процедура называется пиролизом.
Образуются молекулы, которые не встречаются в естественной среде — мономеры. Определяющую роль в свойствах полимеров играют этилен и пропилен.
Полимеризация — соединение простых молекул в длинные молекулярные цепи с использованием вспомогательных компонентов — катализаторов.

Полимеры можно получить путем двух химических реакций — полимеризации или поликонденсации.

Полимеризация предполагает создание длинных цепочек посредством последовательного соединения мономерных молекул к растущей цепи, что происходит из-за разрыва кратных связей. При этой реакции не появляется побочных низкомолекулярных компонентов. Технология является наиболее распространенной. С ее помощью получают ПВХ, полипропилен, полиэтилен и другие популярные материалы, которые окружают нас в быту.

Поликонденсация — это формирование полимерных молекул в результате реакции между группами одинаковых или разных молекул мономеров. Предполагается выделение низкомолекулярных веществ. Известными представителями данной разновидности полимеров являются полиуретаны и фенолформальдегидная смола.

Виды полимеров

Перед тем как производится пластмасса, на заводе выбирают подходящий полимер. Всего их насчитывается 12, но мы рассмотрим самые ходовые варианты.

Полиэтилен

Получают в результате полимеризации этилена, который является бесцветным газом. К особенностям полимера относятся:

Хорошая пластичность;
Водонепроницаемость;
Химическая инертность;
Превосходная электроизоляция;
Относительно низкая цена.

В чистом виде полиэтилен склонен к старению, поэтому на производстве его смешивают со стабилизаторами. Материал широко применяют при изготовлении пленок, кабельных оболочек, труб, уплотнений и коррозионных покрытий для металлов.

Полипропилен

Продукт полимеризации пропилена по характеристикам близкий к полиэтилену. Превосходит его по прочности на сжатие, термостойкости и устойчивости к старению. Широко применяется в производстве разной продукции:

Труб для транспортировки горячей воды;
Деталей и аксессуаров для автомобилей;
Волокон для тканей;
Пленок.

Поливинилхлорид (ПВХ)

В чистом виде это прозрачный и жесткий материал, который образуется в результате полимеризации хлорэтилена. ПВХ не вступает в реакцию с минеральными маслами, щелочами и многими видами кислот, но боится низких температур. Для большей пластичности, полимер смешивают с пластификаторами. Такие вариации используют в производстве шлангов и пленки. Из жесткого ПВХ чаще всего изготавливают рамы окон, а также прутки и трубы. Материал служит основой для пенопластов.

Полистирол

После полимеризации стирола получают прозрачный полимер с повышенной жесткостью, обладающий рядом преимуществ:

Возможность механической обработки;
Химическая инертность;
Водоотталкивающие свойства;
Высокая электроизоляция;
Стойкость к радиоактивному излучению.

К минусам относится плохая термостойкость, растрескивание и старение по мере эксплуатации. Тем не менее, материал получил широкое применение в химической промышленности и производстве электротехники. Вспененный полистирол востребован на заводах по изготовлению одноразовой посуды и стройматериалов.

Фторопласт

Сырье на основе этилена, в котором вместо атомов водорода используются атомы фтора. Это придает материалу повышенную стойкость, водонепроницаемость и негорючесть. Вещество также не растворяется в красителях и превосходит остальные виды полимеров по химической стойкости. Недостатком фторопласта считается сложная переработка и выделение вредных веществ при термической утилизации отходов продукции.

Материал востребован в производстве изоляционных оболочек, уплотнителей и покрытий для металлических деталей, снижающих трение. Из фторопласта также делают антипригарные покрытия для посуды.

Полиуретаны

Полимеры с содержанием уретановой группы, придающей ряд положительных свойств:

Высокая эластичность;
Водостойкость, устойчивость к воздействию окислителей;
Хороший диэлектрик;
Устойчивость к экстремально низким температурам.

Хорошо зарекомендовали себя в изготовлении пленок, декоративных элементов, зимней обуви, изоляционных изделий. Полиуретановой пеной часто утепляют сооружения.

Фенолформальдегидные смолы

Чаще всего из этих полимеров изготавливают лаки и клеевые составы.

Эпоксидные полимеры

Это простые полиэфиры, которые можно комбинировать с полиамидами, аминами и прочими веществами для большей твердости. Высокие адгезионные свойства и химическая стойкость предрешили активное применение в создании полов для промышленных объектов и герметиков.

Разновидности пластмасс

По характеристикам и структуре, пластмассы делятся на три типа:

Термопласты. При нагреве переходят в вязкое состояние, а при воздействии низкими температурами — затвердевают. Используемую продукцию можно многократно перерабатывать различными способами;
Реактопласты. При высоких температурах становятся мягкими, но при повторном нагреве после охлаждения происходит распад молекул, поэтому первоначальная форма не возвращается. Это лишает возможности выполнять повторную переработку.
Эластомеры. При давлении или нагреве, материал не смягчается. Обладает высокой эластичностью, которая сохраняется при температурах от -60°C до +250 °C. Вторичная переработка недопустима.

Относительно недавно на рынке появилась еще одна группа пластмасс — термопластичные эластомеры (ТЭП). При обычных температурах они имеют свойства резины, а при нагреве — обладают текучестью термопластов. Из-за высокой эластичности, материал часто называют термопластичным каучуком. Как и обычные термопласты, ТЭП подлежит переработке.

Как производится пластик на заводах?

Изготовление пластмасс на промышленных предприятиях состоит из трех основных этапов: подготовки сырья, полимеризации и производства пластика. Первые две стадии мы описали выше, поэтому рассмотрим последний шаг.

Для получения пластика понадобятся дополнительные компоненты:

Наполнитель. Может состоять из органических или минеральных веществ. Они позволяют снизить себестоимость конечного продукта и улучшают его свойства: прочность, термостойкость, устойчивость к химическим веществам и др.;
Пластификатор — повышает эластичность изделий, чтобы легче придать товару необходимую форму;
Отвердители — способствуют быстрому застыванию пластика после формования;
Красители — используются для окрашивания продукта в нужный цвет;
Антистарители — замедляют старение пластмассы под воздействием ультрафиолета, механических нагрузок или других факторов.

Все эти ингредиенты смешиваются в определенном соотношении под термическим воздействием. Полученные соединения преобразуют в гранулы, из которых создают предметы нужной формы.

Технологии изготовления пластика

Производство синтетических пластмасс представляет собой переработку, которая может выполняться 12-ю способами. Но наиболее распространенными являются 4 метода:

Экструзия. Расплав, полученный из исходного сырья, продавливают через отверстие с нужным сечением. Технология подходит для производства профильных изделий: листов, полимерных труб, кабельной продукции и др.;
Литье под давлением. Процедура выполняется на термопластавтоматах. Данный класс оборудования представлен большой вариацией конфигураций, но принцип работы у всех аппаратов одинаковый. Нагретое сырье впрыскивают в литейную форму под давлением, что приводит к затвердеванию. Данным методом изготавливают мелкие изделия сложной формы и конструкции. В основном это детали для электротехники, сантехники и двигателей автомобилей;
Вакуумное формование. Для формовки используют не расплав, а заготовку полимерного изделия в виде пленки или листа. Сырье нагревают до мягкого состояния, а затем ему придается форма матрицы за счет появления вакуума между матрицей и полимерным изделием. Этот метод подходит для изготовления товаров с одинаковой толщиной стенок: одноразовой посуды, крышек, ячеек для упаковок и др.

Полимерные материалы часто применяют в производстве уплотнений. Если Вы хотите получить качественные РТИ для своих конструкций, заказывайте сырье у компании «Углич-пласт» .

8 (800) 200-15-43

консультации по любым вопросам